隔離升壓DC-DC變換器在電動汽車、儲能系統、可再生能源發電以及超導儲能系統等領域有廣闊的應用前景。本文以隔離升壓全橋變換器(Isolated Boost Full Bridge Converter,簡稱IBFBC)為研究對象，針對隔離升壓型變換器的拓撲結構、起動問題、隔離變壓器漏感問題、軟開關問題和輸入電感磁復位問題等進行了系統深入的研究，解決了這一類拓撲所共有技術問題。 提出了隔離升壓DC-DC變換器拓撲族，分析比較了各種拓撲的特點，確定了以IBFBC為研究對象。對IBFBC進行了詳細的穩態分析和小信號建模分析，為其分析、設計和搭建實驗平臺提供了電路理論基礎。 理論上分析了IBFBC起動時存在電流沖擊的原因。提出了二種數字化軟起動方案，該方案對主電路進行了改造，利用DSP能靈活產生PWM波的特點采用了新的控制策略，成功實現了該系統的軟起動。 理論上分析了IBFBC隔離變壓器漏感引起功率開關管關斷電壓尖峰的原因，采用了有源箝位的方法，有效的解決電壓尖峰問題。提出了帶有源箝位IBFBC的九種PWM控制策略，提出了一種控制型軟PWM方法，在不增加主電路元器件的基礎上，通過控制PWM的發生方法，實現了有源箝位功率開關管和橋臂功率開關管的零電壓開通。 從理論上分析了IBFBC輸入電感磁復位問題。在正常停機時提出了一種數字化軟停止的方法，控制變換器由Boost工作狀態逐漸過渡到Buck工作狀態，讓輸入電感存儲的能量逐漸釋放掉，最后停止工作。對于故障保護停機，采用了繞組磁復位的方法，把輸入電感設計成反激式變換器形式，突然停機時，電感中存儲的能量通過反激式繞組釋放到輸出端，這樣保護了變換器不會損壞。 給出了主電路關鍵器件參數的設計方法，設計了以DSP-TMS320F2407為核心的數字控制單元，編寫了DSP控制程序和CPLD邏輯處理程序。研制了一臺輸出功率5KW，輸入電壓直流24V，輸出電壓直流300V的IBFBC,通過全面的性能實驗驗證了理論分析和仿真結果。 本文立足于IBFBC的關鍵技術要求，并充分考慮工程應用中的實際因素，進行了理論分析和實驗研究，為實際系統方案設計提供理論依據，并已經在實際應用中得到驗證。
上傳時間： 2013-04-24
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變頻器在各行各業中的各種設備上迅速普及應用，已成為當今節電、改造傳統工業、改善工藝流程、提高生產過程自動化水平、提高產品質量以及推動技術進步的主要手段之一，是國民經濟和生活中普遍需要的新技術。但是現有變頻器的調制算法尚存在一些缺點，如開關損耗大和共模電流大等，因此有必要研究和設計高性能調制算法的變頻控制器。鑒于此，開展了以下工業變頻器高性能調制算法為對象的研究內容： 在闡述了工業變頻器系統的結構、調制算法、調速算法的基礎上，結合數學模型，分析了共模電壓產生的原理、共模電流其影響和危害，給出了共模電壓和共模電流的關系。總結其他的抑制共模電壓的方案基礎上，提出一種新的共模電壓抑制SVPWM；還闡述了死區產生的原因及其影響，以及死區補償的原理并將上述兩個調制算法利用MATLAB/SIMULINK軟件對該系統給予了全面的仿真分析。 變頻器硬件部分設計包括整流濾波電路、逆變器功率電路、上電保護電路、DSP控制系統及其外圍電路、IGBT驅動及保護電路以及反激式開關電源，對于傳感器檢測濾波電路的具體電路參數設計，是在PSPICE上仿真基礎上得出。并在考慮成本、EMC、效率等因素后考慮完成了所有硬件相關的原理圖繪制和PCB繪制； 變頻器軟件部分設計包括主程序、鍵盤掃描程序、系統狀態處理程序、PWM發送中斷程序、電機啟動函數、電壓調整程序、AD采樣中斷程序以及故障保護中斷程序。在實現一般SVPWM的基礎上，根據之前理論和仿真得到的共模電壓抑制SVPWM、以及死區補償算法，將這兩個對SVPWM進行改進的調制算法在硬件平臺上實現。 在硬件電路完成設計的各個階段，逐漸編制相應的控制程序，并進行調試，并完成整個程序的編制和調試。此外，還調試了系統所需的反激式開關電源。整個系統調試中遇到了很多問題，如鍵盤消除抖動問題、共模電壓抑制SVPWM出現的直通現象等。最終完成了工業變頻器樣機，并且采用的是文章中研究的調制算法，效果良好，達到設計的目的； 提出了一種將有源功率因數校正(PFC)技術引用到串級調速中來提高定子側功率因數的新方法。通過建立電動機折算到轉子側的等值電路，重點分析了有源PFC技術代替傳統串級調速系統中的不控整流橋后，系統可以等效為轉子串電阻調速。得到了等效串電阻的計算公式和變化趨勢，對電動機功率因數、電磁轉矩脈動也進行了分析，發現能夠比傳統串級調速時有所提升。鑒于電動機轉子側電勢頻率非常低，分析了有源PFC的具體實現的特殊考慮和參數選取方法，并基于對稱平衡的Scott變壓器和兩個單相有源PFC電路實現了繞線電動機轉子側的三相有源低頻PFC，得到超低紋波的直流輸出電壓。利用MATLAB建立了完整的仿真平臺，所得結果驗證了理論分析的正確性。
上傳時間： 2013-07-09
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本文致力于可并聯運行的斬控式單相交流斬波變換器的研究。交交變換技術作為電力電子技術一個重要的領域一直得到人們的關注，但大都將目光投向AC-DC-AC兩級變換上面。AC/AC直接變換具有單級變換、功率密度高、拓撲緊湊簡單、并聯容易等優勢，并且具有較強擴展性，故而在工業加熱、調光電源、異步電機啟動、調速等領域具有重要應用。斬控式AC/AC 電壓變換是一種基于自關斷半導體開關器件及脈寬調制控制方式的新型交流調壓技術。 本文對全數字化的斬控式AC/AC 變換做了系統研究，工作內容主要有：對交流斬波電路的拓撲及其PWM方式做了詳細的推導，著重對不同拓撲的死區效應進行了分析，并且推導了不同負載情況對電壓控制的影響。重點推導了單相Buck型變換器和Buck-Boost 變換器的拓撲模型，并將單相系統的拓撲開關模式推導到三相的情況，然后分別對單相、三相的情況進行了Matlab仿真。建立了單相Buck 型拓撲的開關周期平均意義下的大信號模型和小信號模型，指導控制器的設計。建立了適合電路工作的基于占空比前饋的電壓瞬時值環、電壓平均值環控制策略。在理論分析和仿真驗證的基礎上，建立了一臺基于TMS320F2808數字信號處理器的實驗樣機，完成樣機調試，并完成各項性能指標的測試工作。
上傳時間： 2013-04-24
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本文介紹SIEMENS公司提出的開關電源集成控制器TDA16846無源功率因數校正(PFC)電路原理及其在電視機開關電源中的應用。功率因數的改善是基于一個特殊的由電感,電容及二極管組成的充電泵電路,該電路在功率管的高壓端兼起吸收緩沖作用,因此它具有輸入諧波電流分量小,PF值高以及EMI小、電路簡單、成本低和可靠性高等優點。這為電視機廠家提供了一個高效價廉的解決電源諧波問題的新方案。 眾所周知,目前電視機和大部分通用電器都廣泛地從交流電網中提取電能經整流后變成直流電供全機使用,AC電源經橋式整流后常接一個濾波平整電容。由于該電容的存在,使整流臂的導通時間小于半個周期,因而做成輸入電源電壓是正弦形,而輸入電流卻是正負交替的脈沖形。后者導致大量電流諧波特別是三次諧波的產生,這既構成對電網效能的干擾和損害,又降低了本機功率因數,為此，我國跟歐美各國一樣，已于去年12月1日起正式實施限制功耗大于75W的通用電器產品輸入諧波電流的新規定。面對這種新情況,當前各電器廠家都必須考慮更新產品中的電源設備,尤其是對25英寸以上的彩色電視機,過去國內產品絕大部分都沒有安裝PFC電路,其PF值一般在0.55～0.65之間,輸入電流諧波分量往往超出國家限定的標準,因此改進電源電路,增加PFC功能以便降低電視機的輸入電流諧波分量是各廠家的當務之急。 本文介紹由SIEMENS公司推出的與開關電源集成控制器TDA16846配合使用的一個無源功率因數校正(PFC)電路,該電路能將電源PF值提高到0.9以上,與有源PFC電路相比,它明顯地具有結構簡單,成本低,可靠性高,和EMI小等優點,因此對電視機廠家來說,不失為一個有效的解決電源諧波問題的可行方案。 二、無源PFC電路工作原理介紹 圖1示出一個不含PFC的標準型電源電路的輸入電壓Vm和輸入電流Im波形,Im只在Vm為正最大和負最大的一小段時間內流通,在這些時間以外,Im為零。這是因為此時的正弦電壓輸入值小于瀘波電容上的電壓,導致整流二極管不導通的緣故。
上傳時間： 2014-11-26
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變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。主要由整流(交流變直流)、濾波、再次整流(直流變交流)、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成的。 目前，通用型變頻器絕大多數是交—直—交型變頻器，通常尤以電壓器變 頻器為通用，其主回路圖(見圖1.1)，它是變頻器的核心電路，由整流回路(交—直交換)，直流濾波電路(能耗電路)及逆變電路(直—交變換)組成，當然 還包括有限流電路、制動電路、控制電路等組成部分。 1）整流電路 如圖所示，通用變頻器的整流電路是由三相橋 式整流橋組成。它的功能是將工頻電源進行整流，經中間直流環節平波后為逆變電路和控制電路提供所需的直流電源。三相交流電源一般需經過吸收電容和壓敏電阻 網絡引入整流橋的輸入端。網絡的作用，是吸收交流電網的高頻諧波信號和浪涌過電壓，從而避免由此而損壞變頻器。當電源電壓為三相380V時，整流器件的最 大反向電壓一般為1200—1600V，最大整流電流為變頻器額定電流的兩倍。 2)濾波電路 逆變器的負載屬感性負載的異步電動機，無論異步電 動機處于電動或發電狀態，在直流濾波電路和異步電動機之間，總會有無功功率的交換，這種無功能量要靠直流中間電路的儲能元件來緩沖。同時，三相整流橋輸出 的電壓和電流屬直流脈沖電壓和電流。為了減小直流電壓和電流的波動，直流濾波電路起到對整流電路的輸出進行濾波的作用。通用變頻器直流濾波電 路的大容量鋁電解電容，通常是由若干個電容器串聯和并聯構成電容器組，以得到所需的耐壓值和容量。另外，因為電解電容器容量有較大的離散性，這將使它們隨 的電壓不相等。因此，電容器要各并聯一個阻值等相的勻壓電阻，消除離散性的影響，因而電容的壽命則會嚴重制約變頻器的壽命。 3）逆變電路 逆變電路的作用是在控制電路的作用下，將直流電路輸出的直流電源轉換成頻率和電壓都可以任意調節的交流電源。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，所以逆變電路是變頻器的核心電路之一，起著非常重要的作用。最常見的逆變電路結構形式是利用六個功率開關器件(GTR、IGBT、GTO等)組成的三相橋式逆變電路，有規律的控制逆變器中功率開關器件的導通與關斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出。通常的中小容量的變頻器主回路器件一般采用集成模塊或智能模塊。智能模塊的內部高度集成了整流模塊、逆變模塊、各種傳感器、保護電路及驅動電路。如三菱公司 生產的IPMPM50RSA120，富士公司生產的7MBP50RA060，西門子公司生產的BSM50GD120等，內部集成了整流模塊、功率因數校正 電路、IGBT逆變模塊及各種檢測保護功能。模塊的典型開關頻率為20KHz，保護功能為欠電壓、過電壓和過熱故障時輸出故障信號燈。逆變電路中都設置有續流電路。續流電路的功能是當頻率下降時，異步電 動機的同步轉速也隨之下降。為異步電動機的再生電能反饋至直流電路提供通道。在逆變過程中，寄生電感釋放能量提供通道。另外，當位于同一橋臂上的兩個開 關，同時處于開通狀態時將會出現短路現象，并燒毀換流器件。所以在實際的通用變頻器中還設有緩沖電路等各種相應的輔助電路，以保證電路的正常工作和在發生 意外情況時，對換流器件進行保護 。
上傳時間： 2013-10-18
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通用變頻器能量回饋PWM控制系統是一種采用有源逆變方式把電動機減速制動時產生的再生能量回饋電網的裝置。它可以克服通用變頻器傳統制動電阻方式低效、難以滿足快速制動和頻繁正反轉的不足,使通用變頻器可在四象限運行。本文首先回顧了變頻調速能量回饋控制技術的發展歷史及現狀,并介紹了常見的兩個方案。
上傳時間： 2013-11-12
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包括了新型70MHz帶通濾波器設計,40MHz帶通濾波器設計實例 凡是有能力對信號頻譜進行處理的裝置都可以稱為濾波器。在通信設備和各類系統中，濾波器應用極為廣泛，濾波器的優劣直接決定產品的好壞，所以對濾波器的研究和生產一直備為關注。由于計算機技術、集成工藝和材料工業的發展，濾波器的發展也上了一個新臺階，并且朝高精度、低功耗、小體積方向發展。本文主要以中心頻率為70MHz 帶通濾波器為例，介紹如何采用Bessel函數[1]進行帶通濾波器的設計，同時借助Pspice軟件[2,3]強大的電路仿真功能對濾波器的波特圖和群延遲進行仿真，以觀測其效果。2 方案選擇帶通濾波器技術指標要求：帶寬3dB 為4MHz，離中心頻率± 4MHz 處最小衰減為14dB。在整個通帶內時延不變。雖然目前最常用的濾波器設計方法是巴特沃斯、切比雪夫、橢圓函數等幾種形式，但這些方法在設計70MHz 濾波器時，要通過變換以實現其帶通，并且它們所設計的濾波器的群延遲特性在通帶內呈現凹形波形，故在實際使用（如在廣播，移動通信中的中頻濾波，二次濾波）中要進行群延遲均衡，使設計步驟繁瑣且使濾波電路復雜。采用Bessel 函數設計的帶通濾設器具有最窄過渡帶；在通帶內時延均衡，電路所用的階數最少；在實際的應用中電路容易調整；由于所有的節點諧振在相同的頻率上，調諧比較簡單；從經濟性和制造容易程度來考慮，電容耦合電路最合適，而用Bessel 函數設計的濾波器正是電容耦合電路，故采用Bessel 函數進行濾波器的設計。
上傳時間： 2013-10-27
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載波相移正弦脈寬調制（SPWM）技術是一種適用于大功率電力開關變換裝置的高性能開關調制策略，在有源電力濾波器中有良好的應用前景。本文介紹了如何利用高性能數字信號處理器TMS320F28335的片內外設事件管理器（EV）模塊產生三相SPWM波，給出了程序流程圖及關鍵程序源碼。該方法采用不對稱規則采樣算法，參數計算主要采用查表法，計算量小，實時性高。在工程實踐中表明，該方法既能滿足控制精度要求，又能滿足實時性要求，可以很好地控制逆變電源的輸出。
上傳時間： 2013-11-05
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在室內環境中可結合式子母機器人系統，子機為一多功能平臺，可放置各種家庭所需之設備，而母機為一輪式機器人，經由兩者的結合，可提供高機動性與多功能的服務。在結合的技術面，傳統的吸塵器機器人與充電站之間的導航系統使用紅外線感測作為依據，當兩者間有障礙物阻擋時，紅外線感測器導航系統將會失效。因此本系統利用聲源方向做為機器人決定移動方向的依據，由於聲波傳遞的特性，即使在有障礙物的情況下，依然可以有效地偵測。此外，在移動的過程中，本系統利用光流偵測法判斷是否遭遇障礙物或是利用Support Vector Machine分類判斷與聲源之間為是否有障礙物的阻隔；若發現前方有障礙物，則啟動避障策略，用有效的方式繼續往目標移動。最後，當母機接近子機時，可根據多種紅外線感測器資訊進行子母機器人的結合，結合成功後，母機將可搭載子機成為一自由行動之機器人。
標簽： 系統
上傳時間： 2013-12-19
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摘要：文中分析了功率因數校正的必要性，對有源功率因數校正主電路拓撲做了對比分析，確定本文選用無橋拓撲。分析了無橋PFC電路的原理和優缺點，可以看到無橋電路具有開關器件少，功耗低，成本小，電路體積小的優點。在控制方案選擇單周期控制，并采用Malab Simulink仿真平臺建立仿真模型，通過仿真表明，單周期控制的無橋PFC達到功率因數提高的目的。關鍵詞：功率因教校正；無橋；單周期；Matlab隨著電力電子技術的發展，電網中整流器、開關電源等非線性負載不斷增加。這些存在沖擊性的用電設備，將引起網側輸人電流發生嚴重畸變，產生大量造波污染，導致電網功率因數過低，所以提高功率因數勢在必行"早期功率因數校正采用在整流器后加濾波電感電容實現，功率因數一般只有0.6左右；在20世紀90年代，有源功率因數校正（APFC）產生，是在整流器和負載之間接入一個DC/DC開關變換器，應用電流反饋技術，使輸入端電流波形跟蹤交流輸入正弦電壓波形，可以使輸入電流波形接近正弦，功率因數可提高到0.99以上。由于該方案采用了有源器件，故稱為有源功率因數校正APFC1有源功率因數校正主電路拓撲1.1 傳統Boost拓撲傳統Boost PFC電路由整流橋和PFC組成，如圖1所示。傳統Boost PFC電路工作時通過控制開關管的動作，采用反饋來控制電流波形，這樣可以使交流網側輸入電流跟蹤輸入交流電壓而接近正弦波，來提高功率因數。但其流通路徑有3個半導體工作，當變換器功率和開關頻率提高時，系統的系統通態損耗明顯增加，整體效率低29
上傳時間： 2022-06-17
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