LLC谐振技术在动车组单相逆变器中的应用研究

在传统的电力动车组车载隔离型单相逆变器中,为逆变电路提供直流输入的隔离型升压DC/DC变换器采用的是脉冲宽度调制(PWM)的移相全桥变换器,存在开关损耗大、转换效率低的缺点。针对上述问题,提出了在车载单相逆变器DC/DC升压电源中采用全桥LLC谐振软开关技术的方法。首先,对全桥LLC变换器进行建模,分析其工作原理和参数设计方法;其次,通过Matlab/Simuink仿真验证了理论参数的可行性;最后,按照设计参数制作了1台2.5 kW的采用脉冲频率调制(PFM)的全桥LLC谐振变换器的实验样机。实验结果表明,样机额定输入电压为DC110 V,LLC谐振变换器的输出电压可恒定保持在DC400 V,可以为后级的逆变电路提供稳定的直流输入,开关管在全负载范围内实现了零电压导通(ZVS),有效提高了隔离型升压电源的效率。     

一种自适应斜坡补偿电路

基于CMOS工艺设计了一种能够自动调节补偿斜率的斜坡补偿电路。该电路可以跟随输入和输出信号的变化,相应地给出适当的斜坡补偿量,不仅使得峰值电流模式BOOST变换器可以稳定工作,而且可以避免补偿不当的现象,保证变换器有足够快的瞬态响应。仿真结果表明该电路产生的斜坡补偿信号的精度可以达到83%以上。     

开关DC-DC变换器斜坡补偿的稳定性控制研究

从混沌稳定性控制的角度研究了采用斜坡补偿的buck、boost和buck-boost开关DC-DC变换器的稳定性控制机理,建立了采用补偿斜坡的开关变换器的离散映射迭代模型,得到了开关变换器电路的稳定性判据和补偿斜坡斜率的表达式。利用分叉图、Lyapunov指数谱和时域波形图,清晰地描绘出补偿斜坡电流(或电压)对开关变换器的电路稳定性能的影响。研究结果表明,采用斜坡补偿技术能有效地改善开关DC-DC变换器的稳定性。     

定频滑模控制Buck变换器设计

针对滞环调制的滑模控制开关变换器的开关频率随输入电压或负载变化而变化的问题,介绍了一种可以将切换函数直接转换成固定频率的开关控制信号的定频调制方法。详细分析了该调制方法的工作原理,给出了一种模数混合电路实现方案,研究了其在滑模控制Buck变换器中的应用。通过计算机仿真研究了该定频调制技术的可行性和有效性,仿真结果表明该调制技术保持了滞环调制具有快速瞬态调节能力,同时具有恒定开关频率、利于滑模控制器的集成和数字实现的优点。     

多级电流注入式STATCOM动态性能研究

与传统的多级方案相比多级电流注入式变换器MLCR（Multi-Level Current Reinjection）CSC（Current Source Converter）的优点在于它使用相对较少的开关元件达到消除谐波的目的，该变换器可产生高质量的波形，易于大功率化，可自由控制有功和无功功率．本文描述了多级电流注入式变换器作为STATCOM使用的实例，并使用EMTDC-PSCAD软件对其在电源对称与非对称状态下的动态特性进行仿真分析．当MLCR-CSC在电源对称条件下运行时有快速的动态响应，在电源非对称条件下仍能在简单的闭环控制逻辑下满足无功补偿要求．     

高效率不对称全桥DC/DC变换器研究

不对称全桥DC/DC变换器利用变压器原边等效串联电感和原边开关管寄生电容的串联谐振实现原边开关管的零电压导通,有效解决了传统全桥DC/DC变换器开关损耗大的问题,同时副边采用同步整流技术进一步提高了变换器的效率。介绍了变换器的拓扑结构,分析了每个工作模态以及原边开关管实现零电压导通的条件,发现了原边开关实现软开关必然带来的占空比损失的问题,提出了减小原边等效串联电感减少占空比的损失的技术方案。使用Saber仿真软件搭建了不对称全桥拓扑的仿真电路,仿真结果验证了理论分析的有效性和可行性,该方法为全桥拓扑电路的软开关设计提供了一种可行方案。     

开关电容矩阵DC/DC变换器

提出了一种利用开关电容矩阵来实现DC/DC变换的新方法,其过程是将组合开关电容单元排列为一个M×N的矩阵SC(M, N),用一组时序信号控制组合开关,使其工作于充、放电两种状态:充电期输入电压沿矩阵的行充电;放电期矩阵转置,电容上的储能沿矩阵的列向负载放电,实现了电压的变换。设计了一个SC(2, 3)的矩阵变换器电路,并进行了理论分析和仿真。     

Y型模块化多电平变换器原理及其在中压馈线互联中的研究

针对未来配网中压馈线柔性互联的迫切需求,提出了采用Y型模块化多电平变换器(Y modular multilevel converter, Y MMC)实现柔性多状 态开关功能的研究思路。首先分析其拓扑结构与工作原理,采用功率外环电流内环的双闭环控制策略,在MATLAB/Simulink平台中搭建了系统仿真模型。在10 kV 中压配网环境下,仿真研究了Y MMC对有功功率和无功功率的传输性能及系统的动态响应。结果表明所搭建的系统有较好的性能,该研究为新型交 交拓扑的 柔性多状态开关用于中压配网环境下的适用性提供了参考。     

傅里叶描述符法提取DC-DC变换器信号特征值

对DC-DC变换器进行有效的反馈控制,避免进入混沌态的前提是能根据变换器输出信号的特性,对变换器的工作行为做出正确的判断,并采取相应的控制措施。该文以PWM型BUCK变换器为研究对象,对其在不同电路参数下的输出信号进行分析研究,提出并证明用傅里叶描述符法提取输出信号特征值来作为判断变换器工作行为的依据。为实现用神经网络对变换器工作行为进行智能化监控奠定了基础。     

闭环控制DC/DC变换器带恒功率负载的稳定性研究

恒功率负载(CPL)呈现负阻抗特性,成为系统不稳定的诱因。当前的稳定性研究以小信号分析为主,是基于平衡点附近的线性化分析,不能在大范围内揭示动态特性,而当前基于大信号稳定性的研究主要以开环为主,闭环控制型的电力电子装置尚未过多的涉及。本文以电压电流双闭环控制的BUCK变换器为研究对象,内外环均选用PI控制器,建立大信号平均模型,列写系统的混合势函数,得到大信号稳定的充分条件;进一步利用这一条件设计系统参数,得到渐进稳定域;并通过构造能量函数,利用Lyapunov稳定性判据验证了稳定域的存在性。最后通过仿真验证了所求稳定运行条件的合理性。     

单片DC/DC变换器的分析与设计

在0.35μm硅衬底CMOS工艺条件下,分析了集成平面电感器的单片DC/DC变换器的功率损耗,折中考虑了设计中的难点以及各种影响因素。优化了变换器的转换效率,确定其开关频率为100MHz;考虑片上集成平面电感器的单位面积电感值与品质因数的大小也是决定DC/DC变换器性能的关键因素,该文给出了双层平面螺旋电感器的物理设计与几何参数优化,获得了双层平面螺旋电感。模拟结果表明该变换器工作稳定,转换效率可以达到62%。     

峰值电流控制同步开关变换器的分岔控制研究

峰值电流控制同步开关变换器因其优良的性能在工业界获得了广泛的应用。该文建立了峰值电流控制同步开关Boost变换器的离散迭代映射模型,导出了系统首次分岔点和受控电压源强度之间的关系。研究结果表明,受控电压源强度的增加可以影响系统的分岔与混沌状态,实现系统周期轨道的移动。最后通过电路仿真和实验研究验证了通过改变受控电压源的强度可以改变同步开关Boost变换器的稳定性。     

开关变换器多频率控制方法研究

提出并研究了一种新颖的开关变换器控制方法——多频率(multifrequency)控制方法。该方法在每一个开关周期结束时刻采样输出电压,对其所处的电压区间进行判断,并由此采用相应频率的不同控制脉冲对开关变换器进行控制,以调整变换器输出电压。多频率控制方法具有控制算法简单、开关变换器稳定性好、瞬态响应速度快、电磁干扰噪声小、轻载效率高等优点。相比于双频率控制,多频率控制不仅可以拓宽开关变换器输出功率范围,还可以降低开关变换器输出电压纹波。实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于DSP的双输入BUCK变换器在LED驱动器中的应用

提出一种将双输入Buck(TIBUCK)变换器应用于LED驱动器的方案,并详细分析该电路的性能特点。该TIBUCK变换器采用电压模式控制,由DSP作为控制核心,能够很好地调节输出电流,使LED工作在恒流状态。仿真和实验结果表明,TIBUCK变换器在降低开关管和二极管电压应力的同时实现了对输出电流的恒流控制,从而证明该变换器作为LED驱动器中的后级恒流部分是可行的。     

基于电容电荷平衡的Boost型变换器控制研究

针对Boost型功率变换器的常规控制算法存在系统带宽较窄、动态响应缓慢等问题,基于电容电荷平衡原理提出一种新的非线性控制方案。该控制方案采用线性/非线性相结合的复合控制方法,当Boost变换器工作在稳态时采用传统的电压模式控制算法,而当负载电流发生跃变时,则采用非线性控制算法,通过电容电荷平衡控制计算开关管开通和关断的切换时间,从而保证Boost变换器获得最佳的动态性能。对自制的样机进行仿真验证和实验研究,结果表明,该方案能明显改善Boost型DC/DC变换器的超调量、调节时间等动态性能。     

液压支架压力检测系统的研究

分析了液压支架的压力特性和工作环境并提出对压力检测系统的要求。选择了压阻式压力传感器,设计了恒流源供电电路和信号放大电路。对压力变送器做了结构设计,对压力传输系统做了仿真分析。对本安电路进行了分析判定,对压力检测系统做了静态分析,并用MATLAB对动态特性进行了仿真。     

基于SOA-XPM的波长变换器研究

研究了PTDS软件仿真平台上半导体光放大器交叉相位调制(SOA-XPM)波长变换器的变换特性分析了运用波长转换器时输入信号光功率输入探测光功率偏置电流等对变换信号的消光比ExQ值及误码率BER的影响并对该波长转换器的变换特性进行了研究其研究结果对优化设计SOA-XPM波长变换器有一定的参考价值     

新型多路LED驱动电源关键技术研究

通过对国内外通用的LED驱动电源技术的分析研究,优化设计了适用于双开关以及单开关拓扑的多路输出方案,利用谐振电容参与变换器谐振网络的谐振,改变变换器增益曲线,改善变换器动态性能,实现多路输出的均流,并解决开路保护等问题;开发了一种新型的单开关正反激多路输出电路,实现变压器双向激磁,利用谐振电容和电感谐振,实现副边二极管零电流开关;解决了PFC电路的可靠性问题,进一步简化电路,降低了系统成本.     

电压模式Buck变换器的分岔控制

设计一个二阶非线性ADRC控制器来控制输入电压阶跃变化时电压模式Buck变换器中的周期2分岔。将输入电压的阶跃变化看作扰动,建立闭环控制系统的数学模型。基于该模型,通过数值仿真验证ADRC控制器是否能够控制电压模式Buck变换器中的分岔行为。结果表明,ADRC控制器能够将电压模式Buck变换器中的周期2分岔调节到设定点,能够估计并补偿输入电压的阶跃变化。闭环控制系统对输入电压的阶跃变化具有良好的鲁棒性。     

履带式电动拖拉机驱动系统控制策略的研究

为提高履带式电动拖拉机工作效率,设计了一套整机驱动系统控制策略。其中,在正常工作模式下设计建立了模糊自调整PID控制策略,在失效模式下设计了跛行行车的控制策略。运用Matlab/Simulink对整机驱动系统各个模式的控制策略进行仿真研究。仿真结果表明:在运输模式下,拖拉机能够实现目标速度的跟踪,在犁耕工作模式下,拖拉机的速度脉动在可接受的范围内,且转矩补偿能够实现驱动阻力变化的跟踪;在跛行行车控制策略下,进入跛行行车模式之后,整机以固定速度运行,并且SOC下降速度明显变缓。