三重移相控制的DAB变换器多目标统一优化控制策略

针对双有源桥变换器存在电流应力大、全部开关管软开关实现困难以及动态响应慢的问题,提出1种基于三重移相控制的多目标统一优化控制策略。分析三重移相控制正向功率流的全局模式,选出其中3种高效率模式并建立电流应力和软开关解析模型。结合模型,采用成本函数优化方程推导不同模式下的最优移相比组合和最小电流应力,使开关管运行在零电压开关功率约束范围内。同时在效率优化过程中引入虚拟功率分量,构建小信号模型并阐明不同状态变量的小扰动对输出电压的影响较小。实验结果表明,所提控制策略可以在全功率范围内降低双有源桥变换器的电流应力且使所有开关管实现零电压开通,同时还能够提高输出电压的动态性能。

集成有源开关电感和Y源倍压单元的高增益DC-DC变换器

针对光伏发电系统中光伏组件电压等级的提升,提出一种集成有源开关电感和Y源倍压单元的高增益DC-DC变换器。所提变换器能够实现低开关管电压应力,具有高自由度电压调节能力,在满足一定升压条件下仍能保证电路的效率,在光伏发电中具有较大的应用潜力。对变换器的工作模态、器件电压电流应力、参数设计和损耗效率进行详细阐述。最后通过实验验证所提拓扑结构的可行性。

大型停车场电动汽车直流充电桩用低电应力ZCS-PWM Superbuck变换器

提出一种新型大型停车场电动汽车充电设施——直流充电桩以及适用于该设施后级装置的低电应力ZCS-PWM Superbuck变换器。首先详细分析该变换器的工作机理,给出软开关实现的条件和功率管电应力;然后建立系统的CCM平均模型,得出稳态特性和动态特性;最后以320 V/50 A·h的磷酸铁锂动力电池为负载,通过一台1.8 k W/80 k Hz样机进行实验验证。研究结果表明,该直流充电桩具有低谐波污染、高效率、长寿命、低成本以及易于批量建设等优点。

抗干扰设计在木材应力分等系统中的应用

针对作者自行研发的一款木材应力分等系统进行抗干扰设计,抑制电网电源、传输通道、电磁辐射等不同干扰因素对木材应力分等系统的影响。结果表明:每增加一项抗干扰措施,都会得到更好的抗干扰效果;线性电源比开关电源抗干扰效果好;采用线性电源、前端加置低通滤波器和隔离变压器、有效接地的方案,得到的抗干扰效果最好。

低电压应力Buck/Boost PFC的开关器件损耗分析

单相有源功率因数校正电路(Power factor Correction,PFC)的拓扑常选择升压式Boost电路,电压可升可降的拓扑如Cuk、SEPIC、Zeta等开关电压应力大、损耗大。分析了一种低电压应力的双开关管的Buck/Boost拓扑,分析其在3种工作电路方案下的开关电压应力和功率损耗,应用MathCAD进行数学建模并分析计算结果。

开关电源的分布式并联均流技术概述

随着大功率和分布式开关电源需求的不断提高,分布式并联均流技术已成为电力电子研究的一个热门问题和发展方向。本文综合阐述了开关电源并联均流技术的应用背景、基本原理、常用方法及其发展趋势。

航空三相有源功率因数校正技术比较

总结了航空电源标准的要求,指出航空三相功率因数校正(PFC)的设计需要特别考虑频率变化和电源电压不平衡条件下输入电流的谐波和直流输出电压的纹波。通过综述航空三相PFC的研究现状,选择了3种典型航空三相有源PFC方案——三相脉冲宽度调制(PWM)整流器、传统有源电力滤波器(APF)和广义APF,建立了3种方案的单相统一模型,对其谐波特性进行了理论分析和开关应力的计算,以比较3种方案的效率和功率密度。对3种方案分别设计了5kW的航空三相PFC,通过仿真结果对理论分析进行了验证。结果表明:将广义APF应用到航空三相PFC中具有较大的技术优势。最后指出需要解决广义APF直流输出电压不可控的问题和滤波电感的优化设计的问题。

平均功率普克尔盒热效应数值模拟及应力双折射补偿

高能重复频率运转条件下,用作激光隔离、多程放大控制的关键单元普克尔盒遇到了通光口径限制与热效应的双重挑战。在分析电光晶体由于光吸收引起的温度场应变场的基础上,给出电光开关应用于平均功率激光系统中时,透射激光的波前畸变及退偏损耗。当入射激光为50 J\10 Hz,光束口径为60 mm×60 mm,填充因子为0.8时,波前畸变峰谷值为0.22λ,最大退偏损耗为3.7%。最后针对纵向电光效应等离子体电光开关,提出了热应力双折射补偿的方案。结果显示:补偿后的电光开关消除了热引起的退偏损耗,同时驱动电压为传统纵向电光效应半波电压的一半,降低了输出高电压脉冲电光开关驱动电源的设计难度。

三相整流桥直流侧和交流侧并联型有源电力滤波器比较研究

三相直流侧和交流侧有源电力滤波器均可用于三相不可控整流桥的谐波治理。从谐波补偿效果、有源滤波器的补偿容量、开关应力三个方面对二者进行了分析和对比。分析结果表明,由于直流侧有源电力滤波器并联在整流桥的直流侧,在换相处的负载电流变化率比交流侧小得多,因此直流侧有源电力滤波器的补偿性能优于交流侧有源电力滤波器。同时由于直流侧有源电力滤波器工作在电压电流两个象限,因此其补偿容量和开关应力远小于交流侧有源电力滤波器。

大功率变频器的实现——功率合成技术

分析了大功率变频器常规的实现方法及存在的问题 ,进而提出用功率单元并联的功率合成技术 ,以增加变频器的功率 ,使变频器的容量不再受开关器件的容量限制 ,提高了可靠性和可实现性的方法 。

E类功率放大器负载变化对工作特性的影响分析

E类功率放大器在实际工作情况下,终端负载可能偏离理论设计值,使功放工作特性发生改变,严重时甚至损坏开关管。本文从理论上对E类功放的电路参量进行了理论分析和推导,得到输出功率、工作效率和漏极电压等参数与负载之间的解析关系,并通过Saber电路仿真和实际电路测试进行了验证。分析结果表明,负载偏离最优负载时,输出功率下降,工作效率降低;当负载变低时,开关管漏极电压和电流峰值升高,使开关管电压和电流应力增加。本文得出的理论结果可确定E类功率放大器的负载容许变化范围,也为变负载条件下的E类功率放大电路设计和分析提供重要参考。

一种无损吸收功率因数校正电路的设计

将一种无损吸收方法引入到常规的功率因数校正电路当中,通过采用无损吸收技术,降低了开关管的开关应力,减少其电磁干扰,改善了开关管的工作状况。详细分析了无损吸收的工作过程,并以UC3854BN为核心设计控制电路,采用双闭环控制和平均电流控制的方法,制作了3kW样机,获得了令人满意的结果。

考虑不同软开关模式的双有源桥变换器电流应力优化方法

为了全面提高双有源桥(DAB)变换器的整体性能,在基于双重移相实现电流应力最小化的同时,对是否要确保所有开关管实现零电压开通(ZVS)进行了研究。首先建立了以传输功率为输入量的线性化大信号模型,基于该模型,可通过传输功率的直接调节实现输出电压的精准控制。以该模型为基础,通过分析4种功率模态中的软开关特性及电流应力特性,分别实现了基于完全ZVS的电流应力优化方法和基于自然软开关的电流应力优化方法。并完成了2种优化方法对于效率影响的分析和对比。结果表明,当采用开通损耗和关断损耗相近的开关器件时,确保所有开关管实现ZVS会使DAB变换器的电流应力大幅增加,进而对效率产生严重的负面影响。理论分析和实验结果均表明,自然软开关模式的电流应力优化算法能够最大程度地降低电流应力,减小损耗,提高变换器的性能。

开关电源电磁干扰的分析与抑制

介绍开关电源工作时对电网产生电磁干扰,分析干扰产生的原因;提出抑制电磁干扰的方法,给出了应用结果。

电源环境应力筛选试验自动测控系统研究

目的设计开关电源环境应力筛选测控系统。方法运用LabVIEW对仪器进行自动控制。结果实现了仪器控制,数据采集、监视与存储,数据回放等功能。结论测控系统运行稳定,操作简便,数据获取和处理便利。具有硬件配置简单、易维护,软件开发灵活等特点。

一种新型无桥Dual-Boost PFC软开关控制技术

研究了一种非最小电压应力无源无损PWM变换器,与具有最小电压应力的PWM变换器相比,它具有电流应力更小、效率更高的优势。分析了非最小电压应力的无源无损电路网络在无桥Dual-Boost功率因数矫正(Power Factor Correction,PFC)的工作模态,并且给出了相应的参数设计。仿真结果证实了方案的可行性。

谐振复位单端正激电路开关管应力分析

谐振复位单端正激电路中谐振复位电路的特征阻抗及频率影响了电源的可靠性,详细描述了电路5个工作模态中开关管漏极电压、工作电流、变压器励磁电流及复位电压的工作状态。应用Saber软件对谐振复位单端正激电路中开关管在不同工作条件下的电压应力及工作电流变化的工作状态进行了分析,并通过一个实例的设计和测试验证了分析的正确性。

基于三重移相的双有源桥DC-DC变换器效率与动态性能混合优化控制策略

为提升双有源桥(DAB)DC-DC变换器的效率和动态响应速度,在三重移相控制的基础上,提出一种混合优化控制策略。首先,从三重移相控制下的DAB工作模式中,选出两种作为变换器的实际工作模式,并引入新的外移相角,用以降低变换器建模和后续优化设计的难度;然后,分析这两种模式的工作特性,推导各自模式下的传输功率模型、电流应力表达式和软开关约束条件,借助Karush-Kuhn-Tucker条件法,求出满足最小电流应力和软开关条件的最优移相比组合;之后,建立输出电压状态空间模型,利用当前电压电流信息预测下一时刻输出电压,以改善变换器的动态性能;最后,搭建实验样机,验证了所提混合优化控制策略的有效性和优越性。

双重移相DAB变换器回流功率优化与电流应力优化的对比研究

针对双重移相控制的双有源桥(dualactivebridge,DAB)DC-DC变换器进行效率优化的研究。首先,建立以传输功率为控制量的大信号模型,设计基于直接功率控制的输出电压闭环控制方法,实现输出电压的精准控制。在此基础上,基于确定的传输功率,通过内移相角和外移相角的选取来实现变换器回流功率或电流应力的最小化。详尽分析了DAB在4种功率模态下的软开关特性、电流应力特性及回流功率特性。提出2种效率优化控制策略——电流应力最小化控制以及回流功率最小化控制,分析软开关约束条件对优化效果的影响,并对2种控制策略进行对比。结果表明,电流应力最小化相比回流功率最小化能获得更高的效率。在轻负载下,如果能保证所有开关管实现零电压开通,将显著提高电流应力,从而降低效率。最后,搭建实验平台,实验结果验证了理论分析的正确性。

一种新型高功率因数直流电源

文章提出了一种新型的高功率因数直流电源,并对电路的主要工作原理进行了分析,介绍了电路的两种工作模态,并且作了详细的比较;通过理论演算和对电路仿真,证实了该电路具有功率因数高的特点。与目前常用的boost功率因数校正电路比较,该电路改善了开关管的电压应力,使开关管不易损坏,同时还具有结构简单,效率高,性能稳定等优点。