在低功率應(yīng)用領(lǐng)域中，為了降低成本，單級功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注。單級PFC技術(shù)是把PFC變換器和DC/DC變換器結(jié)合在一起，共用一個開關(guān)管和一套控制電路，同時提高功率因數(shù)和對輸出電壓進(jìn)行快速調(diào)節(jié)。本文針對單級PFC技術(shù)進(jìn)行了較詳細(xì)的分析。首先研究了基本Boost型單級PFC變換器，詳細(xì)分析了其工作原理和特性，指出在現(xiàn)有的單級PFC變換器中，必須解決兩個問題，即如何提高變換器的效率和控制中間儲能電容電壓在450V以下。同時分析了Boost型單級PFC變換器的三端和兩端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并討論了兩者之間的聯(lián)系。接著引用了直接功率傳遞原理(DPT)，研究了一種新型的可實現(xiàn)直接功率傳遞的單級PFC變換器。詳細(xì)分析了該變換器的工作原理和特性。該變換器在引入直接功率傳遞原理的基礎(chǔ)上，相對于一般單級PFC變換器來說，具有更高的效率和良好的功率因數(shù)校正效果。同時可以將單級PFC變換器中間儲能電容電壓的值限制在450V以下。最后，本文用仿真分析驗證了理論的正確性，證明了這種新型的單級PFC變換器比一般的單級PFC變換器性能更優(yōu)越。
上傳時間： 2013-05-19
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隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，雙向DC/DC變換器的應(yīng)用日益廣泛。尤其是軟開關(guān)技術(shù)的出現(xiàn)，使雙向DC/DC變換器不斷朝著高效化、小型化、高頻化和高性能化的方向發(fā)展，軟開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用可以降低雙向DC/DC變換器的開關(guān)損耗，提高變換器的工作效率，為變換器的高頻化提供可能性，從而減小變換器的體積，提高變換器的動態(tài)性能。雙向DC/DC變換器在直流不停電電源系統(tǒng)、航空電源系統(tǒng)、電動汽車等車載電源系統(tǒng)、直流功率放大器以及蓄電池儲能等場合都得到了廣泛的應(yīng)用。 本論文首先在研究硬開關(guān)的缺陷上，提出軟開關(guān)技術(shù)；然后在研究雙向DC/DC變換器的基本工作原理的基礎(chǔ)上，對雙向DC/DC變換器的應(yīng)用及軟開關(guān)雙向DC/DC變換器的幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)一步闡述；把軟開關(guān)技術(shù)和雙向DC/DC變換器技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，提出一種新型的雙向DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該雙向DC/DC變換器的降壓變換電路采用移相控制ZVSPWMDC/DC變換器；升壓變換電路采用Boost升壓和推挽式升壓兩種變換器相結(jié)合的兩級升壓的新型變換器。 在分別對移相控制ZVSPWMDC/DC變換器和Boost推挽式DC/DC變換器的工作原理進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上，使用PSpice9.2計算機(jī)仿真軟件對變換器的主電路進(jìn)行仿真和分析，驗證該新型雙向DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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應(yīng)用于煤礦、石化等易燃易爆環(huán)境的電子設(shè)備必須滿足防爆的要求，本質(zhì)安全型是最佳的防爆形式。本質(zhì)安全型開關(guān)電源具有重量輕、體積小、制造工藝簡單、成本低、安全性能高等優(yōu)點，因而具有廣闊的發(fā)展前景。單端反激變換器是開關(guān)變換器的一種基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在實際中應(yīng)用比較廣泛，因此對單端反激變換器進(jìn)行本質(zhì)安全特性分析是本質(zhì)安全開關(guān)電源設(shè)計的重要基礎(chǔ)。本質(zhì)安全型開關(guān)變換器的設(shè)計，主要是對變換器中的儲能元件進(jìn)行設(shè)計，即變換器中的電感和輸出濾波電容進(jìn)行設(shè)計。 本文對變換器的靜態(tài)特性進(jìn)行了深入分析，指出反激變換器存在三種工作模式：CISM-CCM、IISM-CCM和DCM：得出了變換器工作在整個動態(tài)范圍內(nèi)的最大輸出紋波電壓、最大電感電流和最大輸出短路釋放能量。對單端反激變換器的本質(zhì)安全特性進(jìn)行了分析，得出輸出本質(zhì)安全型單端反激變換器的非爆炸判斷方法，并通過安全火花試驗裝置對變換器進(jìn)行爆炸性試驗，驗證了輸出本安判據(jù)的正確性。得出輸出本質(zhì)安全型單端反激變換器的設(shè)計方法，以同時滿足輸出紋波電壓和輸出本安要求作為約束條件，得到了本質(zhì)安全型單端反激變換器電感、電容參數(shù)的設(shè)計范圍。給出了具體實例，并進(jìn)行仿真和試驗研究，仿真和實驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性和設(shè)計方法的可行性。
上傳時間： 2013-06-25
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多電平逆變器在大容量、高壓場合得到了廣泛的應(yīng)用。在多電平逆變器的多種控制策略中，空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法具有調(diào)制比大、能夠優(yōu)化輸出電壓波形、易于數(shù)字實現(xiàn)、母線電壓利用率高等優(yōu)點，成為人們關(guān)注的熱點。 本文首先對電力電子技術(shù)的發(fā)展前景和多電平逆變器控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了綜述。在分析兩電平逆變器工作原理的基礎(chǔ)上對三電平逆變器進(jìn)行了研究，綜合比較了三電平逆變電路三種典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點；介紹了二極管箝位型三電平逆變器，分析了二極管箝位型三電平逆變器相對于傳統(tǒng)兩電平逆變器的優(yōu)點，體現(xiàn)了課題研究的重要意義。其次，本文以中點箝位式三電平逆變器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，著重分析了三電平空間電壓矢量調(diào)制基本原理，提出了一種將最近的三個矢量合成參考矢量的空間矢量脈寬調(diào)制算法，給出大扇區(qū)和小三角形區(qū)域判斷規(guī)則以及合成參考電壓矢量的相應(yīng)輸出作用順序，并優(yōu)化了開關(guān)矢量的作用順序，利于實現(xiàn)對中點電壓的控制，使算法易于實現(xiàn)。再次，論文分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡產(chǎn)生的原因，分析了大、中、小矢量對中點電位的影響，提出了能夠影響中點電位波動的關(guān)鍵矢量，并通過分配成對小矢量的作用時間實現(xiàn)了對中點電位的控制。最后，采用MATLAB軟件對所推導(dǎo)的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果證明了算法的可行性。
上傳時間： 2013-08-01
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隨著信息技術(shù)的發(fā)展，通信和計算機(jī)等領(lǐng)域的DC/DC電源變換技術(shù)在電源行業(yè)占有很重要的市場。為了能滿足電源系統(tǒng)良好的性能和可靠性，分布電源系統(tǒng)(DPS)被廣泛應(yīng)用于電信、計算機(jī)等領(lǐng)域。DPS具有模塊化，可靠性和維護(hù)性等優(yōu)點。 本文討論了軟開關(guān)技術(shù)的種類和發(fā)展趨勢，介紹了三種傳統(tǒng)的軟開關(guān)諧振變換器，通過理論分析和仿真，總結(jié)了三種傳統(tǒng)諧振變換器的優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種新型的LLC串聯(lián)諧振變換器。此變換器可實現(xiàn)原邊開關(guān)管在零電壓條件下開通、輸出端的整流管零電流條件下關(guān)斷，因而可實現(xiàn)極高的轉(zhuǎn)換效率。由于電路充分地利用了變壓器的勵磁電感和開關(guān)管的寄生參數(shù)，可使變換器在寬輸入電壓范圍和全負(fù)載下實現(xiàn)軟開關(guān)。此外，利用變壓器漏感和功率MOS管的寄生電容進(jìn)行諧振，可有效地降低輸出整流管的電壓應(yīng)力，提高抗EMI的性能。因此，在相同的設(shè)計規(guī)格下，LLC諧振變換器可以選取電壓和電流等較低的功率開關(guān)管和整流二極管，進(jìn)而減小開發(fā)成本。 結(jié)合PSPICE仿真和實驗調(diào)試，論文詳細(xì)介紹了LLC串聯(lián)諧振變換器工作原理，詳細(xì)討論了諧振參數(shù)、輸入電壓和負(fù)載對變換器性能的影響；根據(jù)參數(shù)設(shè)計步驟和特性分析，設(shè)計了LLC串聯(lián)諧振變換器各組成電路；最后設(shè)計了24V/8A-200KHz的DC/DC電源模塊，通過實驗，其結(jié)果驗證了該拓?fù)湓谌?fù)載下均能實現(xiàn)軟開關(guān)，效率高等良好特性。
上傳時間： 2013-05-20
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近些年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子系統(tǒng)集成受到越來越多的關(guān)注，其中標(biāo)準(zhǔn)化模塊的串并聯(lián)技術(shù)成為研究熱點之一。輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)型(Input-Parallel and Output-Series，IPOS)組合變換器適用于大功率高輸出電壓的場合。 要保證IPOS組合變換器正常工作，必須保證其各模塊的輸出電壓均衡。本文首先揭示了IPOS組合變換器中每個模塊輸入電流均分和輸出電壓均分之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上提出一種輸出均壓控制方案，該方案對系統(tǒng)輸出電壓調(diào)節(jié)沒有影響。選擇移相控制全橋(Full-Bridge，F(xiàn)B)變換器作為基本模塊，對n個全橋模塊組成的IPOS組合變換器建立小信號數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出采用輸出均壓控制方案的IPOS-FB系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，該模型證明各模塊輸出均壓閉環(huán)不影響系統(tǒng)輸出電壓閉環(huán)的調(diào)節(jié)，給出了模塊輸出均壓閉環(huán)和系統(tǒng)輸出電壓閉環(huán)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)計。對于IPOS組合變換器，采用交錯控制，由于電流紋波抵消效應(yīng)，輸入濾波電容容量可大大減小；由于電壓紋波抵消作用，在相同的系統(tǒng)輸出電壓紋波下，各模塊的輸出濾波電容可大大減小，由此可以提高變換器的功率密度。 根據(jù)所提出的輸出均壓控制策略，在實驗室研制了一臺由兩個1kW全橋模塊組成的IPOS-FB原理樣機(jī)，每個模塊輸入電壓為270V，輸出電壓為180V。并進(jìn)行了仿真和實驗驗證，結(jié)果均表明本控制方案是正確有效的。
標(biāo)簽： 輸入 并聯(lián) 串聯(lián)
上傳時間： 2013-06-17
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高壓直流電源廣泛應(yīng)用于醫(yī)用X射線機(jī)，工業(yè)靜電除塵器等設(shè)備。傳統(tǒng)的工頻高壓直流電源體積大、重量重、變換效率低、動態(tài)性能差，這些缺點限制了它的進(jìn)一步應(yīng)用。而高頻高壓直流電源克服了前者的缺點，已成為高壓大功率電源的發(fā)展趨勢。本文對應(yīng)用在高輸出電壓大功率場合的開關(guān)電源進(jìn)行研究，對主電路拓?fù)洹⒖刂撇呗浴⒐に嚱Y(jié)構(gòu)等方面做出詳細(xì)討論，提出實現(xiàn)方案。 高壓變壓器由于匝比很大，呈現(xiàn)出較大的寄生參數(shù)，如漏感和分布電容，若直接應(yīng)用在PWM變換器中，漏感的存在會產(chǎn)生較高的電壓尖峰，損壞功率器件，分布電容的存在會使變換器有較大的環(huán)流，降低了變換器的效率。本文選用具有電容型濾波器的LCC諧振變換器為主電路拓?fù)洌梢岳酶邏鹤儔浩髦新└泻头植茧娙葑鳛橹C振元件，減少了元件的數(shù)量，從而減小了變換器的體積。 LCC諧振變換器采用變頻控制策略，可以工作在電感電流連續(xù)模式(CCM)和電感電流斷續(xù)模式(DCM)，本文對這兩種工作模式進(jìn)行詳細(xì)討論。針對CCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，用基波近似法推導(dǎo)出變換器的穩(wěn)態(tài)模型，給出一種詳盡的設(shè)計方法，可以保證所有開關(guān)管在全負(fù)載范圍內(nèi)實現(xiàn)零電壓開關(guān)，減小電流應(yīng)力和開關(guān)頻率的變化范圍，并進(jìn)行仿真驗證。基于該變換器，研制出輸出電壓為41kV，功率為23kW的高頻高壓電源，實驗結(jié)果驗證了分析與設(shè)計的正確性。 針對DCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，該變換器可以實現(xiàn)零電流開關(guān)，有效地減小IGBT拖尾電流造成的關(guān)斷損耗。論文通過電路狀態(tài)方程推導(dǎo)出變換器的電壓傳輸比特性，在此基礎(chǔ)上對主電路參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，并進(jìn)行仿真驗證。基于該變換器，研制出輸出電壓為66kV，功率為72kW的高頻高壓電源，實驗結(jié)果表明了方案的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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本文以感應(yīng)加熱電源為研究對象，闡述了感應(yīng)加熱電源的基本原理及其發(fā)展趨勢。對感應(yīng)加熱電源常用的兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)--電流型逆變器和電壓型逆變器做了比較分析，并分析了感應(yīng)加熱電源的各種調(diào)功方式。在對比幾種功率調(diào)節(jié)方式的基礎(chǔ)上，得出在整流側(cè)調(diào)功有利于高頻感應(yīng)加熱電源頻率和功率的提高的結(jié)論，選擇了不控整流加軟斬波器調(diào)功的感應(yīng)加熱電源作為研究對象。針對傳統(tǒng)硬斬波調(diào)功式感應(yīng)加熱電源功率損耗大的缺點，采用軟斬波調(diào)功方式，設(shè)計了一種零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器ZCS-QRCs(Zero-current-switching-Quasi-resonant)倍頻式串聯(lián)諧振高頻感應(yīng)加熱電源。介紹了該軟斬波調(diào)功器的組成結(jié)構(gòu)及其工作原理，通過仿真和實驗的方法研究了該軟斬波器的性能，從而得出該軟斬波器非常適合大功率高頻感應(yīng)加熱電源應(yīng)用場合的結(jié)論。同時設(shè)計了功率閉環(huán)控制系統(tǒng)和PI功率調(diào)節(jié)器，將感應(yīng)加熱電源的功率控制問題轉(zhuǎn)化為Buck斬波器的電壓控制問題。 針對目前IGBT器件頻率較低的實際情況，本文提出了一種新的逆變拓?fù)?通過IGBT的并聯(lián)來實現(xiàn)倍頻，從而在保證感應(yīng)加熱電源大功率的前提下提高了其工作頻率，并在分析其工作原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行了仿真，驗證了理論分析的正確性，達(dá)到了預(yù)期的效果。另外，本文還設(shè)計了數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)，使逆變器始終保持在功率因數(shù)近似為1的狀態(tài)下工作，實現(xiàn)電源的高效運行。最后，分析并設(shè)計了IGBT的緩沖吸收電路。 本文第五章設(shè)計了一臺150kHz、10KW的倍頻式感應(yīng)加熱電源實驗樣機(jī)，其中斬波器頻率為20kHz，逆變器工作頻率為150kHz(每個IGBT工作頻率為75kHz)，控制核心采用TI公司的TMS320F2812DSP控制芯片，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。實驗結(jié)果表明，該倍頻式感應(yīng)加熱電源實現(xiàn)了斬波器和逆變器功率器件的軟開關(guān)，有效的減小了開關(guān)損耗，并實現(xiàn)了數(shù)字化，提高了整機(jī)效率。文章給出了整機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，直流斬波部分控制框圖，逆變控制框圖，驅(qū)動電路的設(shè)計和保護(hù)電路的設(shè)計。同時，給出了關(guān)鍵電路的仿真和實驗波形。 實驗證明，以上分析和電路設(shè)計都是行之有效的，在實驗中取得很好的效果。
上傳時間： 2013-05-20
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目前以IGBT為開關(guān)器件的串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱電源在大功率和高頻下的研究是一個熱點和難點,為彌補(bǔ)采用模擬電路搭建而成的控制系統(tǒng)的不足,對感應(yīng)加熱電源數(shù)字化控制研究是必然趨勢。本文以串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源為研究對象,采用TI公司的TMS320F2812為控制芯片實現(xiàn)電源控制系統(tǒng)的數(shù)字化。 首先分析了串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源的負(fù)載特性和調(diào)功方式,確定了采用相控整流調(diào)功控制方式,接著分析了串聯(lián)諧振逆變器在感性和容性狀態(tài)下的工作過程確定了系統(tǒng)安全可靠的運行狀態(tài)。本文設(shè)計了電源主電路參數(shù)并在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下搭建了整個系統(tǒng),仿真分析了串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源的半壓啟動模式及鎖相環(huán)頻率跟蹤能力和功率調(diào)節(jié)控制。 針對感應(yīng)加熱電源的數(shù)字控制系統(tǒng),在討論了晶閘管相控觸發(fā)和鎖相環(huán)的工作原理及研究現(xiàn)狀下詳細(xì)地分析了本課題基于DSP晶閘管相控脈沖數(shù)字觸發(fā)和數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)的實現(xiàn),得出它們各自的優(yōu)越性,同時分析了感應(yīng)加熱電源的功率控制策略,得出了采用數(shù)字PI積分分離的控制方法。本文采用TI公司的TMS320F2812作為系統(tǒng)的控制芯片,搭建了控制系統(tǒng)的DSP外圍硬件電路,分析了系統(tǒng)的運行過程并編寫了整個控制系統(tǒng)的程序。最后對控制系統(tǒng)進(jìn)行了試驗,驗證了理論分析的正確性和控制方案的可行性。
標(biāo)簽： kHzIGBT 50 串聯(lián)諧振
上傳時間： 2013-05-25
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隨著通訊技術(shù)和電力系統(tǒng)的發(fā)展，對通訊用電源和電力操作電源的性能、重量、體積、效率和可靠性都提出了更高的要求。而應(yīng)用于中大功率場合的全橋變換器與軟開關(guān)的結(jié)合解決了這一問題。因此，對其進(jìn)行研究設(shè)計具有十分重要的意義。 首先，論文闡述PWM DC/DC變換器的軟開關(guān)技術(shù)，且根據(jù)移相控制PWM全橋變換器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選定適合于本論文的零電壓開關(guān)軟開關(guān)技術(shù)的電路拓?fù)洌ζ浠竟ぷ髟磉M(jìn)行闡述，同時給出ZVS軟開關(guān)的實現(xiàn)策略。 其次，對選定的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行電路設(shè)計，給出主電路中各參量的設(shè)計及參數(shù)的計算方法，包括輸入、輸出整流橋及逆變橋的器件的選型，輸入整流濾波電路的參數(shù)設(shè)計、高頻變壓器及諧振電感的參數(shù)設(shè)計以及輸出整流濾波電路的參數(shù)設(shè)計。 然后，論述移相控制電路的形成，對移相控制芯片進(jìn)行選擇，同時對移相控制芯片UC3875進(jìn)行詳細(xì)的分析和設(shè)計。對主功率管MOSFET的驅(qū)動電路進(jìn)行分析和設(shè)計。 最后，基于理論計算，對系統(tǒng)主電路進(jìn)行仿真，研究其各部分設(shè)計的參數(shù)是否合乎實際電路。搭建移相控制ZV SDC/DC全橋變換器的實驗平臺，在系統(tǒng)實驗平臺上做了大量的實驗。 實驗結(jié)果表明，論文所設(shè)計的DC/DC變換器能很好的實現(xiàn)軟開關(guān)，提高效率，使輸出電壓得到穩(wěn)定控制，最后通過調(diào)整移相控制電路，可實現(xiàn)直流輸出的寬范圍調(diào)整，具有很好的工程實用價值。
上傳時間： 2013-08-04
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