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(dòng)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(dòng)汽車等車載電源系統(tǒng)、直流功率放大器以及蓄電池儲(chǔ)能等場(chǎng)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(duì)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(jí)升壓的新型變換器。 在分別對(duì)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(jì)算機(jī)仿真軟件對(duì)變換器的主電路進(jìn)行仿真和分析，驗(yàn)證該新型雙向DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性和可行性。
上傳時(shí)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(jiǎn)單、成本低、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，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(shí)際中應(yīng)用比較廣泛，因此對(duì)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(jì)的重要基礎(chǔ)。本質(zhì)安全型開關(guān)變換器的設(shè)計(jì)，主要是對(duì)變換器中的儲(chǔ)能元件進(jìn)行設(shè)計(jì)，即變換器中的電感和輸出濾波電容進(jìn)行設(shè)計(jì)。 本文對(duì)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(gè)動(dòng)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(duì)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(yàn)裝置對(duì)變換器進(jìn)行爆炸性試驗(yàn)，驗(yàn)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(jì)方法，以同時(shí)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(jì)范圍。給出了具體實(shí)例，并進(jìn)行仿真和試驗(yàn)研究，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性和設(shè)計(jì)方法的可行性。
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多電平逆變器在大容量、高壓場(chǎng)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(shí)現(xiàn)、母線電壓利用率高等優(yōu)點(diǎn)，成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。 本文首先對(duì)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(duì)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(diǎn)；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(duì)于傳統(tǒng)兩電平逆變器的優(yōu)點(diǎn)，體現(xiàn)了課題研究的重要意義。其次，本文以中點(diǎn)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(gè)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(shí)現(xiàn)對(duì)中點(diǎn)電壓的控制，使算法易于實(shí)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(duì)中點(diǎn)電位的影響，提出了能夠影響中點(diǎn)電位波動(dòng)的關(guān)鍵矢量，并通過分配成對(duì)小矢量的作用時(shí)間實(shí)現(xiàn)了對(duì)中點(diǎn)電位的控制。最后，采用MATLAB軟件對(duì)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(shí)間： 2013-08-01
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隨著信息技術(shù)的發(fā)展，通信和計(jì)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(chǎng)。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(jì)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(diǎn)。 本文討論了軟開關(guān)技術(shù)的種類和發(fā)展趨勢(shì)，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(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種新型的LLC串聯(lián)諧振變換器。此變換器可實(shí)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(shí)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(lì)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(shí)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(jì)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(shí)驗(yàn)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(duì)變換器性能的影響；根據(jù)參數(shù)設(shè)計(jì)步驟和特性分析，設(shè)計(jì)了LLC串聯(lián)諧振變換器各組成電路；最后設(shè)計(jì)了24V/8A-200KHz的DC/DC電源模塊，通過實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果驗(yàn)證了該拓?fù)湓谌?fù)載下均能實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，效率高等良好特性。
上傳時(shí)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(diǎn)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(chǎng)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(gè)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(duì)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(duì)n個(gè)全橋模塊組成的IPOS組合變換器建立小信號(hào)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(jì)。對(duì)于IPOS組合變換器，采用交錯(cuò)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(shí)驗(yàn)室研制了一臺(tái)由兩個(gè)1kW全橋模塊組成的IPOS-FB原理樣機(jī)，每個(gè)模塊輸入電壓為270V，輸出電壓為180V。并進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)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(dòng)態(tài)性能差，這些缺點(diǎn)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(diǎn)，已成為高壓大功率電源的發(fā)展趨勢(shì)。本文對(duì)應(yīng)用在高輸出電壓大功率場(chǎng)合的開關(guān)電源進(jìn)行研究，對(duì)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(shí)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(huì)產(chǎn)生較高的電壓尖峰，損壞功率器件，分布電容的存在會(huì)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(duì)這兩種工作模式進(jìn)行詳細(xì)討論。針對(duì)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(jì)方法，可以保證所有開關(guān)管在全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)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(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了分析與設(shè)計(jì)的正確性。 針對(duì)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(shí)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(duì)主電路參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行仿真驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了方案的可行性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著通訊技術(shù)和電力系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)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(chǎng)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(duì)其進(jìn)行研究設(shè)計(jì)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?duì)其基本工作原理進(jìn)行闡述，同時(shí)給出ZVS軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)策略。 其次，對(duì)選定的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，給出主電路中各參量的設(shè)計(jì)及參數(shù)的計(jì)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(jì)、高頻變壓器及諧振電感的參數(shù)設(shè)計(jì)以及輸出整流濾波電路的參數(shù)設(shè)計(jì)。 然后，論述移相控制電路的形成，對(duì)移相控制芯片進(jìn)行選擇，同時(shí)對(duì)移相控制芯片UC3875進(jìn)行詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)。對(duì)主功率管MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。 最后，基于理論計(jì)算，對(duì)系統(tǒng)主電路進(jìn)行仿真，研究其各部分設(shè)計(jì)的參數(shù)是否合乎實(shí)際電路。搭建移相控制ZV SDC/DC全橋變換器的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上做了大量的實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，論文所設(shè)計(jì)的DC/DC變換器能很好的實(shí)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(shí)現(xiàn)直流輸出的寬范圍調(diào)整，具有很好的工程實(shí)用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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近年來在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域三電平中壓變頻器的開發(fā)研究得到了廣泛關(guān)注，三電平逆變器使得電壓型逆變器的大容量化、高性能化成為可能，研究和開發(fā)三電平逆變器，無論在技術(shù)上還是在實(shí)際應(yīng)用上都有十分重要的意義。 本文首先論述了三電平逆變器的原理，詳細(xì)分析了一種控制策略—空間電壓矢量法，給出PWM波的計(jì)算公式和開關(guān)動(dòng)作次序，并仿真出波形。 其次闡述了三電平逆變器的主電路構(gòu)成、功率器件MOSFET的驅(qū)動(dòng)技術(shù)和基于DSP2407A控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，并據(jù)此設(shè)計(jì)出了一套小容量三電平逆交器實(shí)驗(yàn)裝置。 最后介紹了三電平空間電壓矢量控制算法的實(shí)現(xiàn)和軟件設(shè)計(jì)，給出了實(shí)驗(yàn)裝置的運(yùn)行結(jié)果，并分析了設(shè)計(jì)中存在的問題。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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大功率電力電子裝置的廣泛應(yīng)用使電力系統(tǒng)無功功率補(bǔ)償和諧波污染問題日趨嚴(yán)重，動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償和諧波抑制成為現(xiàn)代電力傳動(dòng)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)補(bǔ)償技術(shù)由于主控制器運(yùn)算能力的限制，難以對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)進(jìn)行有效分析，影響了補(bǔ)償效果。而DSP計(jì)算速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理或數(shù)字實(shí)時(shí)控制。本文針對(duì)礦井直流提升機(jī)的無功補(bǔ)償問題，設(shè)計(jì)了一種基于DSP的TCR型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器，以穩(wěn)定電網(wǎng)電壓、減小電壓波動(dòng)，提高功率因數(shù)。 本文綜述了無功補(bǔ)償技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢(shì)，基于 MATLAB 對(duì)電力電子裝置諧波源進(jìn)行了諧波分析與仿真，分析和介紹了 TCR 的無功補(bǔ)償原理及瞬時(shí)無功理論，確定了無功補(bǔ)償系統(tǒng)主電路及其控制系統(tǒng)，提出了系統(tǒng)的總體方案。 本設(shè)計(jì)選用 TMS320F2812 DSP 芯片作為主處理器，設(shè)計(jì)了信號(hào)輸入、濾波放大和信號(hào)調(diào)理等 DSP 外圍硬件電路；軟件方面采用模塊化設(shè)計(jì)，編寫了軟件流程圖，給出了部分程序代碼。 本文基于MATLAB軟件對(duì)無功補(bǔ)償控制系統(tǒng)的補(bǔ)償效果進(jìn)行了模擬仿真。仿真結(jié)果表明：系統(tǒng)線電壓、負(fù)載無功功率和TCR無功功率等在兩個(gè)周期內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定，系統(tǒng)線電壓波動(dòng)小于3％，系統(tǒng)線電壓和系統(tǒng)線電流中僅含有較少量的5次、7次和 11 次諧波，總諧波畸變率滿足《公用電網(wǎng)諧波》標(biāo)準(zhǔn)的要求，為在煤礦中的實(shí)際應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： DSP TCR 動(dòng)態(tài)
上傳時(shí)間： 2013-07-24
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高壓變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)能效果顯著，多電平逆變器是其常用的一種電路拓?fù)湫问健Ｈ娖侥孀兤髂芙档凸β势骷蛪阂蟆⒔档椭C波含量，普遍地采用電壓空間矢量脈寬調(diào)制的控制策略。將DSP數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用于三電平逆變器不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)性能，還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文首先簡(jiǎn)要介紹了三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略，并闡述了二極管箝位式三電平逆變器電路結(jié)構(gòu)和電壓空間矢量脈寬調(diào)制控制策略的實(shí)現(xiàn)方法。在此基礎(chǔ)上，通過對(duì)逆變器的工作過程分析，建立了逆變器的數(shù)學(xué)模型。并提出了一種能控制逆變器直流側(cè)電容中點(diǎn)電位平衡并且能降低開關(guān)損耗的電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。 本文在綜述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種基于復(fù)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電壓空間矢量脈寬調(diào)制算法，充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的快速并行處理能力、學(xué)習(xí)能力，縮短了計(jì)算時(shí)間，降低了由控制延時(shí)引起的諧波成分。最后在MATIAB/Simulink環(huán)境下，結(jié)合ANN工具箱建立了仿真模型。仿真結(jié)果證明了基于復(fù)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的可行性。 本文進(jìn)行了三電平逆變器的主電路、開關(guān)器件驅(qū)動(dòng)電路、電流電壓檢測(cè)電路和保護(hù)電路等的設(shè)計(jì)。根據(jù)三電平逆變器主電路功率開關(guān)多，驅(qū)動(dòng)信號(hào)不能共地的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)一種利用光耦隔離驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，降低電磁干擾，并在過流等異常情況下實(shí)時(shí)保護(hù)功率開關(guān)器件。最后以TMS320LF2407DSP為數(shù)字控制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了三電平逆變器的電壓空間矢量脈寬調(diào)制控制策略。
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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