不同绕组绕法对高频变压器分布电容及波形的影响

针对开关电源开关器件频率升高带来的高频变压器原边出现电流尖峰问题,设计了C型、Z型、分段式3种不同绕法的高频变压器模型。通过推导不同绕法高频变压器分布电容的差异,分析了电流尖峰产生的机理,提出采用分段式绕法能有效减小分布电容的大小,进而减小原边电流尖峰。在实验中通过磁路耦合的方法搭建了高频变压器有限元分析工作电路,在推挽电路模型中具体仿真分析了3种不同绕法高频变压器对原边电流尖峰的影响。本文实际绕制了3种不同绕法的高频变压器样机,利用谐振原理测量了分布电容大小,并在开关电源中针对高频变压器的实际工作电路,通过控制变量实际测量了3种不同绕法的高频变压器原边电流波形。仿真及实验结果均验证了其有效性。

多路输出反激式开关电源的设计与仿真

在多路输出电源系统的研究中,多路的设计一般是通过增加高频变压器绕组来实现,通常只能对主路输出进行反馈调节,辅路往往达不到调节效果,会产生交叉调整率的问题。采用UCC28C43控制芯片设计了一款5 V/2 A、12 V/1 A、15 V/0.5 A的三路输出反激式开关电源,在输出电压发生改变时,通过调节PWM输出保证电源的稳定性。此外,为了改善负载的调整率,还对开关电源设计了零-极点补偿网络和基于加权电压反馈的双闭环反馈回路。在二者的共同作用下,负载调整率有了显著的改善。最后,运用PSpice仿真软件对开关电源的整体电路进行了建模设计,验证了本设计的正确性。

高压配电网典型接线方式的可靠性分析

针对高压配电网有备用电源、切换装置和T接点等特点,提出了基于交流潮流的高压配电网可靠性评估算法。该算法能有效计及线路、变压器等元件故障以及开关的优化切换。根据网络结构特点和运行实践归纳了三种典型接线方式,即双T双联络、双T双线路和Π型。运用可靠性评估算法对这三种接线方式进行了可靠性分析,得到了不同结构负荷及系统可靠性指标的解析表达式。还运用等年值法对其投资和停电损失等经济性指标进行了综合比较,推荐采用Π型接线方式,仿真算例表明了该算法的可行性和有效性。

PSM高压脉冲电源用多绕组变压器分布参数的分析

为保护PSM高压脉冲电源的大功率微波管、回旋管和离子源这类负载的安全,要求该电源系统在打火时注入负载的能量非常小,而保护时系统对负载的释能主要由滤波电容和系统分布参数提供。由于滤波电容的储能大小一定,因而多副边绕组变压器的分布参数,尤其是分布电容的大小对该系统的储能大小有极为重要的影响,为清楚了解这一影响,通过仿真分析得到分布电容电压与电源输出电压的对应关系以及系统储能大小与分布电容大小、输出电压的对应关系。根据系统所要求的储能大小确定分布电容的最大值,在此基础上研制了多副边绕组变压器并进行PSM单元的初步调试实验,测得了单元系统的分布电容大小。实验结果表明所研制的多副边绕组变压器的分布电容能够满足该系统的要求,整个系统的构建是合理可行的。

一种反激式开关电源的设计与仿真

为实现小功率开关电源的小型化、高效化和低成本,提出了一种基于电流型PWM芯片UC3842控制下双路输出的反激式开关电源。研究了电源的拓扑结构和工作原理,详细分析了EMI滤波器和整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制电路、反馈检测电路的关键参数和设计过程。利用Saber软件的仿真工具箱搭建了电路闭环仿真模型,模拟反激式电路的环路控制,实现两路直流输出5V/1A和15V/1A,效率高达90%。仿真结果证明了设计的正确性和可行性。

基于ANSYS的开关电源变压器热模拟研究

开关电源变压器是开关电源中重要的热源之一,对其进行研究在提高开关电源变压器的可靠性和加快研制周期方面起着重要的作用。利用ANSYS软件建立了一种开关电源变压器的三维模型,并对该模型进行了热模拟,所得结果对开关电源变压器的热设计具有一定的指导意义。

基于iSIGHT平台的开关电源电热耦合仿真方法

为了实现开关电源性能特性的精确仿真分析,需要考虑温度与元器件之间的电热耦合效应,否则将无法准确模拟电源真实工作状态。提出一种基于i SIGHT平台的开关电源电热耦合建模与仿真分析方法。采用有限元仿真方法提取高频变压器分布参数,建立等效电路模型;分析功率半导体器件工作特性受温度的影响关系,建立肖特基二极管和功率MOSFET的电热耦合仿真模型。以某开关电源为对象,分别建立电路仿真模型和稳态热场仿真模型,采用i SIGHT对电、热仿真过程进行集成,实现电热耦合仿真数据的自动化交互。该电热耦合仿真方法提高了电、热特性的仿真精度,可精确描述开关电源的性能特性与下位特性参数的关系,为产品优化设计提供了准确有效的手段。

高铁牵引供电系统对实时电网运行影响研究

以武广高速铁路沿线某牵引变电站为背景,研究高铁牵引供电系统对实时电网运行的影响.利用PSCAD搭建了适用于高速铁路的牵引供电仿真系统.运用Jiles-Ather-ton铁磁磁滞原理建立了V/v牵引变压器的暂态模型,并在仿真系统中通过统一电磁等效电路(unified magnetic equivalent circuit,UMEC)普通变压器模型表示.设置UMEC模型中分段线性的U-I曲线来等效铁芯的饱和特性,并进行空载合闸仿真.在此基础上,对电网侧进行单相短路故障仿真、三相短路故障时的有载合闸仿真.仿真结果验证了牵引变压器暂态模型和牵引供电仿真系统的实用性和有效性,并为相关调度运行部门提供了可靠的理论依据.

脉冲频率调制LLC串联谐振X光机电源

为了满足X光机电源输出电压调节范围宽的要求,提出了一种全桥LLC串联谐振高频高压电源,并利用仿真软件设计其控制电路,使设计方法更加简单.主电路采用全桥LLC串联谐振、高压变压器、单相双向对称倍压整流电路,从理论上分析系统的工作原理,并建立了LLC谐振变换器的基波等效模型,对主电路的参数进行了设计;在控制电路设计中,借助仿真软件得到补偿前系统近似的开环传递函数,再进行控制器的设计.仿真结果表明,输出电压可以在40～120 kV范围内连续可调,输出电压上升时间短、纹波小,在输出电压跳变过程中,动态调节时间很短,证明了所提出的拓扑和控制电路设计方法的正确性和可靠性.

航空点火器开关电源建模及仿真

航空点火器的点火能量是飞机发动机可靠启动的一个重要参数。影响点火能量的因素比较多,其中高效率地提高储能电容的充电电压是有效途径之一。在点火器中,对储能电容的充电电压就是点火器电路中的开关电源模块的输出电压。对开关电源模块建立了数学模型,详细推导出了输入电压ui以及开关电源模块各元器件参数同输出电压uo的数学表达式,并通过巧妙的数学变换,得出了输出电压uo在一定条件下,主要由输入电压ui、负载RL、三极管集电极峰值电流ICM来确定,增大uo、RL、ICM能有效增大输出电压uo这一重要结论。该结论为有效提高点火器放电能量打下了坚实的基础。最后利用电路仿真软件PSpice进行了仿真验证,仿真结果表明上述结论是正确可行的。

大功率、高压、高频变压器的串联优化设计

高频效应、损耗、散热和绝缘的合理设计是大功率开关电源变压器的设计难点。为此,提出了一种大功率、高压、高频开关电源变压器的串联优化设计模型。针对该模型,以流过理想化的双向矩形波电流波形为特例,从Dowell公式推导出了线圈最优层数与最优层厚的关系,并提出了一种等面积算法来将Dowell最优层数换算到圆导线线圈最优层数,进而可确定最优线圈高度。结果表明,串联设计保证了单机容量的增大,而优化设计使得高频效应和损耗达到要求。采用该模型设计,能够在整个变压器匝数已知的情况下,对线圈高度、线圈最优层厚和最优层数进行合理的计算和优化。

功耗限制下高频功率变压器动态模型的研究

当采用计算机仿真进行开关电源设计时,变压器模型的精度对仿真结果的影响是非常大的;尤其当开关频率较高时,现有磁性器件模型因无法描述绕组的趋肤效应、磁芯材料的非线性等,而使得仿真精度急剧下降。本文提出了一种功耗限制下的动态变压器模型,在仿真运行期间其参数可根据工作温度的变化由软件动态调整,使得该模型能够很好地描述在不同工作温度下物理器件的特性,具有良好的精度。同时利用该模型可在仿真中得到变压器的功率损耗大小和温度变化曲线。

AC-AC开关稳压电源仿真设计

介绍了一种新颖开关电源(CCM运行模式)拓扑结构,应用状态空间平均法对系统进行建模分析,并采用Matlab/simulink对电路进行系统稳定性分析和瞬态响应仿真,得出了与设计目标相一致的结论.该文对研究直接的AC-AC变换具有一定的参考价值.

应用SPICE程序模拟大功率电路

研究了近年来应用 SPICE程序模拟大功率电路的方法。概述了功率电子器件的性能要求及应用 SPICE程序描述大功率电路的语句 ,论述了如何建立大功率电路中关键器件的模型 。

平面变压器漏电感解析建模研究(一):综述

漏电感是平面变压器的重要寄生参数,其解析建模问题近些年得到广泛研究。已提出的方法主要可以分为两大类:基于磁动势的方法和基于部分元等效电路公式的方法。通过分析和总结两类方法的原理,比较了二者的优缺点,从应用出发为磁性器件设计人员提供一些参考和帮助。

开关磁通起动发电机控制电路仿真及试验研究

介绍了新型磁通开关型起动发电一体机(FSISG)的结构及运行原理;通过数学建模,给出了FSISG在abc和dq0坐标下的数学模型,对该型起动发电机的矢量控制具有参考价值;设计了FSISG控制系统电路,并利用Simulink和Ansoft Maxwell对控制电路在电源和电动模式下分别进行了仿真,结果表明FSISG控制系统电路能够实现电源和电动工作模式,在电源模式下输出电压准确、稳定,在电动模式下输出转矩平稳。设计并制作了实验电路板,搭建了FSISG综合试验台。试验结果表明,电源模式下,控制系统在较宽的转速范围内输出电压稳定、准确;电动模式下,控制电路能够驱动FSISG平稳拖动伺服电机倒拖运转。

基于MULTISIM的反激式开关电源的仿真

开关电源的仿真技术可以提高设计的整体性能,缩短开发周期,降低成本,仿真技术的研究非常有必要。该文以60V稳压、3A稳流开关电源作为研究对象,将MULTISIM9仿真工具与模型建立理论相结合,对该电源的各个部分进行了仿真研究,优化了电源的基本参数。并且对变压器建模进行了深入的研究,从物理模型与磁芯模型两方面详细介绍了变压器建模的过程,进而完成了整个开关电压闭环系统的仿真研究,最后对开关电源进行了稳定性分析,确定了其稳定工作的条件。

基于联合仿真法边缘气隙效应的绕组优化设计

优化高频变压器的线圈结构能够减小边缘气隙效应,降低由于边缘气隙效应所引起的线圈涡流损耗和发热.采用场-路联合仿真方法,通过气隙回避设计出了高频变压器的三种新型绕组结构,并与传统变压器结构作对比分析,解决了传统设计方法难以通过优化线圈结构以减少高频变压器线损的问题.

一种快速设计反激开关电源主电路的新方法

提出了一种设计50W以上反激开关电源主电路的实用有效方法——临界条件法,该方法将变压器的设计归结为在最大输入电压(230V)条件下确定初级侧电感,在最小输入电压(90V)条件下验证设计参数的正确性,优点是既可简化设计过程,又可避免因传统确定初级电感(最小输入电压和满载条件)需要估计纹波因数所带来的误差。成功地设计了一款90～264V输入19V输出的反激开关电源,采用PSIM6.0工具仿真该电源系统,结果显示反激变换器的输出电压纹波最大为±19.35mV,输出电压精度为±0.10%,实测已实现系统板的结果显示,输出电压纹波较之仿真结果偏小约±3.50mV。

加速器直流稳流开关电源数学模型的建立与仿真

介绍了重离子加速器小功率直流稳流开关电源的工作原理,利用控制理论建立开关电源的数学模型,并利用MATLAB进行系统仿真与分析。