High-power High-efficient and Simplified High-frequency Switching Power Supply for Electrolytic Plating

针对大功率电解电镀开关电源的输入整流级引起的无功和谐波等电能质量问题,研究了一种基于高效PWM整流的高频开关电源。该电源前级整流器仅用4个开关管来进行PWM整流,后级采用半桥逆变器进行高频变换,显著减少了开关数量。针对三相四开关PWM整流器,推导一种基于开关模型的无差拍控制方法,该方法可实现系统的快速、无差整流。针对多台开关电源的并联均流问题,提出一种基于虚拟阻抗的自均流控制方法,可实现多台电源的均流稳定运行。通过仿真与实验验证了所提结构和控制方法的正确性。

A Study on the Conducted Interference of Capacitor Charging Power Supply

In this paper, a mathematical analysis of the EMI (Electromagnetic Interference) for a 20 kHz/10 kV capacitor charging power supply in frequency-domain is presented, and a related circuit model considering the transient switching interference is proposed. Due to the high working frequency and the device-switching transitions, the conducted EMI caused by the charging circuit which includes the harmonics of grid frequency, working frequency and device-switching transition frequencies. Thus under certain working situations or loads parallel power supply, the interference may cause charging failure. To solve this problem, a high frequency transformer modeled with stray capacitances and an approximation of the device-switching transition is applied in the Spice-based simulation model, and a mathematical analysis in frequency-domain is presented.

一种低延时低功耗PWM比较器电路设计

设计了一种基于HHGrace 0.35μm BCD工艺的低延时低功耗电压型静态脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)比较器,主要应用于高频低功耗的开关电源系统。设计中包含动态尾电流源和改进型正反馈放大器,以改进传统跨导放大器(Operational Transconductance Amplifier,OTA)型比较器高延迟和高功耗等问题。仿真结果表明:在1.2~5.0 V供电电压范围内稳定工作,最大上升沿延时35 ns,最大下降沿延时41 ns,支持6 MHz开关频率的系统,比较精度8 mV,失调电压439μV,静态功耗仅为2.5μA(1.2 V供电)和4.4μA(5.0 V供电)。

一种适用于动车组高频辅变的电容自均压直流变换器

高频辅助变流器具有高功率密度、高变换效率的优势,是节省车底空间、优化乘车环境、降低能量消耗的重要手段。提出一种适用于动车组高频辅变的电容自均压直流变换器,其拓扑能够实现输入侧直流电压的降压和均分,降低开关管电压应力并减少后级隔离DC/DC变换器的数量;同时,电容自均压拓扑中的开关器件均能实现零电流开关,降低了变流器的开关损耗;此外,电容自均压变换器具有输入电压自平衡特性,无需采用额外的电压平衡控制策略以维持输入侧串联电容的电压均衡。相比于现有的高频辅助变流器方案,本文提出的拓扑能够有效减少开关器件和变压器数量,降低器件损耗和控制复杂性,为车载辅助变流器体积、质量和效率的进一步优化提供了空间。分析该拓扑的工作原理、控制方法以及自均压特性,并提出相应的电路参数优化设计方法。最后,搭建功率等级6 kW的实验样机,通过开展均压特性、动态切换性能以及软开关特性实验,验证了所提出拓扑的可行性。

开关型脉冲激光电源系统的设计与实现

本文探究了开关型脉冲激光电源系统的设计方案,并通过MTALAB仿真验证其功能的实现情况。根据脉冲氙灯的特性以及脉冲激光电源的工作原理,设计了基于串联谐振型半桥变换器的电能变换主电路,保证电源电压噪声小、稳定性好;同时,使用高频高压变压器降低电磁干扰、提高转换效率。在完成系统设计后,使用MATLAB仿真软件构建系统模型并验证其功能。结果表明,该系统的软启动功能、自保护功能以及缓上电功能可以正常实现,符合设计预期。

卓尼广播发射台供配电系统优化改造

广播电视的安全播出至关重要,是行业的命脉所在。电力保障是确保广播电视平稳进行的背后力量,是保障广播电视安全播出的重中之重。分析卓尼广播转播台供配电系统目前存在的问题,提出供配电系统的改造方案,并进行论证分析。经过对供配电系统的升级改造,广播电视供电安全可靠。

通用变频器多重复合保护控制电源应用设计

针对通用变频器对控制电源的技术要求,设计一款适用于通用变频装置的多路输出单端反激开关控制电源,为变频器提供控制及驱动电源。详细介绍该控制电源的原理设计、主要器件参数计算、并对输出电压纹波进行实验验证,最终实验结果表明,设计的控制电源符合通用变频器对供电电源的输出电压及纹波等技术指标要求。

基于氮化镓功率器件的无人机电源设计研究

随着无人机技术的快速发展,对电源系统的性能要求日益提高。文章探讨基于氮化镓(GaN)功率器件的无人机电源设计方案。通过分析GaN功率器件的优异特性和无人机电源的特殊需求,提出一种新型电源系统设计,包括电池单元、功率转换单元及电源分配单元。实验结果表明,与传统硅基系统相比,GaN基系统在功率密度、转换效率及动态响应等关键指标上均显示出显著优势。研究结果不仅验证了基于GaN功率器件的无人机电源系统的优越性能,还为无人机电源系统的优化升级提供了新思路和实验依据,有望推动相关产业的快速发展。

高压直流通信电源中的高频开关整流模块故障诊断研究

高压直流通信电源是高压直流输电系统的重要组成部分,其可靠性直接影响系统安全运行。文章针对高频开关整流模块的故障诊断问题,提出了一种综合诊断方法。该方法包括相关数据收集、故障特征提取、故障模式分析以及诊断决策制定4个环节。通过实验验证,所提方法在多种典型故障场景下均表现出优异的性能,具有较高的故障检测率和分类准确率,以及较短的诊断响应时间。研究成果对保障高压直流输电系统安全稳定运行具有重要意义。

基于高频开关电源的通信设备整流模块设计与性能优化

文章基于高频开关电源的通信设备整流模块设计与性能优化展开研究,旨在提出一种高效稳定的电源解决方案。设计直流/直流(Direct Current/Direct Current,DC/DC)变换电路,实现对直流电压的变换和稳定输出,并设计多种监控电路,包括配电监控电路、绝缘监控电路、主监控电路,以全面监测和管理整流模块的工作状态,保障系统的安全稳定运行。通过优化调整脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)频率和占空比,确定最佳参数配置,获得稳定且低纹波的输出电压。这些研究成果为通信设备提供一种可靠的电源解决方案,具有重要的实际应用价值。

基于PowerEsim的开关电源的高频变压器设计

高频开关电源中,变压器受更多寄生参数的影响,对开关电源的影响也越来越大。因此,高频开关电源设计时,高频变压器的设计是重中之重。本文对高频变压器的设计进行了分析,应用PowerEsim软件对变压器的参数进行了优化,提高了开关电源的效率。

基于IGBT的频率叠加型高压脉冲电源的研究

针对高压脉冲电源的高压高频以及脉宽的特殊需求,采用频率叠加理论提出了一种基于绝缘栅双极晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)的频率叠加型高压脉冲电源。该脉冲电源通过对传统高压脉冲电源的改进,解决受IGBT和二级管模块的开关频率限制而脉冲电源无法同时实现高压、高频问题。通过对理论的分析以及使用Matlab/Simulink软件进行仿真验证,仿真结果表明改进后的高压脉冲电源能实现IGBT开关频率为20 kHz而负载频率为40 kHz。最后,为进一步验证所提脉冲电源拓扑结构的可行性,搭建低压实验样机,并使用现场可编程逻辑门阵列FPGA(field programmable gate array)产生相对独立的控制信号。

功率复用型高频隔离FDS及其在低压配电台区的应用

目前,柔性多状态开关(FDS)多采用背靠背拓扑,需要工频变压器隔离零序回路,整体占地面积较大且效率偏低。为提升FDS在低压配电台区普及的可行性,本文提出了一种基于高频变压器隔离的功率复用型FDS。首先,介绍了变流器功率复用的基本原理,分析了时分复用方法相比频分复用方法更适合构建高频隔离FDS的原因;其次,阐明了高频隔离FDS的详细拓扑结构,设计了装置各变流器的控制策略,并使用PSCAD仿真初步验证原理;最后,设计算例验证了新型FDS在减少配电台区线损和均衡负载等方面的优势。所提装置与方法为在低压台区配电网中应用FDS提供了新选择。

分布电感对脉冲电源充电T型保护回路的影响

在使用基于高频开关变换充电技术的充电机对脉冲电源充电时,由于充电回路中分布电感的存在,在高频电流充电过程中,会在充电机T型保护回路两端产生高于充电电压的过电压,存在损坏T型保护回路半导体功率器件的风险;为解决此问题建立充电机及脉冲电源回路仿真模型,通过仿真分析得到充电回路分布感变化对T型保护回路影响的初步规律,然后通过实验进一步验证该规律。为了减少充电回路分布电感对T型保护回路影响,针对性地提出了减少充电回路的分布电感解决方案,主要方法是改变输出线缆类型、长度等措施,并通过仿真与实验来验证该方案的有效性,为脉冲电源工程化应用提供可靠的参考依据。

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。

固态开关串联的高压重频脉冲电源

随着脉冲功率技术在生物医疗、食品加工、电磁成形、等离子体研究等领域日益广泛而深入的应用,脉冲发生器的研制面临高压高频化、全固态化等新要求。为了满足这种新要求,设计了一种固态开关串联的高压重频脉冲电源。脉冲电源主要由高频触发电路、主电路以及LCL谐振电路组成:主电路为8级Marx电路串联,MOSFETs作为充放电控制开关;触发电路输出触发信号驱动MOSFETs工作;LCL谐振电路可实现输出电流恒定。电源结构触发同步性好,充电速度快,结构紧凑。对电路的结构设计、电路原理、参数设置进行了详细阐述,并利用Simplorer软件仿真验证高压重频脉冲电源电路的可行性。最后搭建了一台高压重频脉冲电源样机,实验样机参数为脉冲电压0~4 kV,重复频率0~8 kHz可调,脉冲宽度5~12μs可调。

基于UC3842的反激式开关电源设计

现代电子设备对直流电源的要求越来越高,为实现小功率开关电源的微型化、高效化和低成本,设计了一款基于UC3842的反激式开关电源。介绍了反激式拓扑结构和高频变压器的设计参数,控制芯片外围电路的功能及工作过程。实验结果表明,设计的开关电源可提供两路输出电压且具有稳定性好、纹波少的特点,验证了设计的正确性。

配电一二次融合设备的电磁干扰及防护研究

配电一二次融合是未来配电网的重要发展方向,而一二次融合设备产生的电磁干扰问题对配电网的运行状态有着不容忽视的影响。针对产生的电磁干扰问题,从开关操作和高频开关电源两个方面分析了配电一二次融合设备中的电磁干扰来源,并对其产生的电磁干扰机理进行分析,提出了滤波等常用的电磁干扰抑制措施,为配电一二次融合设备电磁兼容技术的研究提供参考。

关于转炉电除尘高频电源改造的分析

随着环境保护理念的逐步深入,相关规定对冶炼企业环保提出了更严苛的要求,电除尘改造势在必行。而转炉电除尘高频电源的改造可以提升转炉电除尘器除尘效率,降低烟尘浓度。为此,本文以宝武集团鄂城钢铁有限公司(以下简称“鄂钢”)转炉电除尘器高频电源改造为例,阐述实施转炉电除尘器电源改造方案,分析具体改造之后的实际影响和价值,希望以此对当前转炉除尘器存在的电源问题提供一个解决方案。

开关电源在氩气高频手术设备中的应用研究

电源是有源医疗设备的心脏部分,管控着设备的启动和关断。该研究基于市场上的大功率、高电压开关电源原理,设计了一款适用于氩气高频手术设备的开关电源,以替代原有的线性电源,解决原电源体积大、效率低、输入范围窄等问题。该开关电源采用它激式脉宽调制方式,由主电路、控制电路和辅助电路组成。经检验,使用开关电源的氩气高频手术设备可正常工作,并缩小了电源体积,满足设备安全性的要求。