隨著電力電子技術的迅速發(fā)展，雙向DC/DC變換器的應用日益廣泛。尤其是軟開關技術的出現(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，軟開關技術的應用可以降低雙向DC/DC變換器的開關損耗，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用。 本論文首先在研究硬開關的缺陷上，提出軟開關技術；然后在研究雙向DC/DC變換器的基本工作原理的基礎上，對雙向DC/DC變換器的應用及軟開關雙向DC/DC變換器的幾種拓撲結(jié)構(gòu)進一步闡述；把軟開關技術和雙向DC/DC變換器技術有機地結(jié)合在一起，提出一種新型的雙向DC/DC變換器的拓撲結(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行分析研究的基礎上，使用PSpice9.2計算機仿真軟件對變換器的主電路進行仿真和分析，驗證該新型雙向DC/DC變換器的拓撲結(jié)構(gòu)設計的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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應用于煤礦、石化等易燃易爆環(huán)境的電子設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變換器的一種基本的拓撲結(jié)構(gòu)，在實際中應用比較廣泛，因此對單端反激變換器進行本質(zhì)安全特性分析是本質(zhì)安全開關電源設計的重要基礎。本質(zhì)安全型開關變換器的設計，主要是對變換器中的儲能元件進行設計，即變換器中的電感和輸出濾波電容進行設計。 本文對變換器的靜態(tài)特性進行了深入分析，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)的設計范圍。給出了具體實例，并進行仿真和試驗研究，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，成為人們關注的熱點。 本文首先對電力電子技術的發(fā)展前景和多電平逆變器控制技術的發(fā)展狀況進行了綜述。在分析兩電平逆變器工作原理的基礎上對三電平逆變器進行了研究，綜合比較了三電平逆變電路三種典型拓撲結(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撲結(jié)構(gòu)為基礎，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輸出作用順序，并優(yōu)化了開關矢量的作用順序，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軟件對所推導的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法進行了仿真分析，結(jié)果證明了算法的可行性。
上傳時間： 2013-08-01
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隨著信息技術的發(fā)展，通信和計算機等領域的DC/DC電源變換技術在電源行業(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)被廣泛應用于電信、計算機等領域。DPS具有模塊化，可靠性和維護性等優(yōu)點。 本文討論了軟開關技術的種類和發(fā)展趨勢，介紹了三種傳統(tǒng)的軟開關諧振變換器，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。在此基礎上，設計了一種新型的LLC串聯(lián)諧振變換器。此變換器可實現(xiàn)原邊開關管在零電壓條件下開通、輸出端的整流管零電流條件下關斷，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管的寄生參數(shù)，可使變換器在寬輸入電壓范圍和全負載下實現(xiàn)軟開關。此外，利用變壓器漏感和功率MOS管的寄生電容進行諧振，可有效地降低輸出整流管的電壓應力，提高抗EMI的性能。因此，在相同的設計規(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管和整流二極管，進而減小開發(fā)成本。 結(jié)合PSPICE仿真和實驗調(diào)試，論文詳細介紹了LLC串聯(lián)諧振變換器工作原理，詳細討論了諧振參數(shù)、輸入電壓和負載對變換器性能的影響；根據(jù)參數(shù)設計步驟和特性分析，設計了LLC串聯(lián)諧振變換器各組成電路；最后設計了24V/8A-200KHz的DC/DC電源模塊，通過實驗，其結(jié)果驗證了該拓撲在全負載下均能實現(xiàn)軟開關，效率高等良好特性。
上傳時間： 2013-05-20
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近些年來，隨著電力電子技術的發(fā)展，電力電子系統(tǒng)集成受到越來越多的關注，其中標準化模塊的串并聯(lián)技術成為研究熱點之一。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系，在此基礎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)學模型，推導出采用輸出均壓控制方案的IPOS-FB系統(tǒng)的數(shù)學模型，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)的補償網(wǎng)絡參數(shù)設計。對于IPOS組合變換器，采用交錯控制，由于電流紋波抵消效應，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，每個模塊輸入電壓為270V，輸出電壓為180V。并進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。
上傳時間： 2013-06-17
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高壓直流電源廣泛應用于醫(yī)用X射線機，工業(yè)靜電除塵器等設備。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一步應用。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。本文對應用在高輸出電壓大功率場合的開關電源進行研究，對主電路拓撲、控制策略、工藝結(jié)構(gòu)等方面做出詳細討論，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撲，它可以利用高壓變壓器中漏感和分布電容作為諧振元件，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行詳細討論。針對CCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，用基波近似法推導出變換器的穩(wěn)態(tài)模型，給出一種詳盡的設計方法，可以保證所有開關管在全負載范圍內(nèi)實現(xiàn)零電壓開關，減小電流應力和開關頻率的變化范圍，并進行仿真驗證。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，有效地減小IGBT拖尾電流造成的關斷損耗。論文通過電路狀態(tài)方程推導出變換器的電壓傳輸比特性，在此基礎上對主電路參數(shù)進行設計，并進行仿真驗證。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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隨著通訊技術和電力系統(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。而應用于中大功率場合的全橋變換器與軟開關的結(jié)合解決了這一問題。因此，對其進行研究設計具有十分重要的意義。 首先，論文闡述PWM DC/DC變換器的軟開關技術，且根據(jù)移相控制PWM全橋變換器的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，選定適合于本論文的零電壓開關軟開關技術的電路拓撲，并對其基本工作原理進行闡述，同時給出ZVS軟開關的實現(xiàn)策略。 其次，對選定的主電路拓撲結(jié)構(gòu)進行電路設計，給出主電路中各參量的設計及參數(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)設計、高頻變壓器及諧振電感的參數(shù)設計以及輸出整流濾波電路的參數(shù)設計。 然后，論述移相控制電路的形成，對移相控制芯片進行選擇，同時對移相控制芯片UC3875進行詳細的分析和設計。對主功率管MOSFET的驅(qū)動電路進行分析和設計。 最后，基于理論計算，對系統(tǒng)主電路進行仿真，研究其各部分設計的參數(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，論文所設計的DC/DC變換器能很好的實現(xiàn)軟開關，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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近年來在運動控制領域三電平中壓變頻器的開發(fā)研究得到了廣泛關注，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，無論在技術上還是在實際應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，詳細分析了一種控制策略—空間電壓矢量法，給出PWM波的計算公式和開關動作次序，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)動技術和基于DSP2407A控制系統(tǒng)硬件電路設計，并據(jù)此設計出了一套小容量三電平逆交器實驗裝置。 最后介紹了三電平空間電壓矢量控制算法的實現(xiàn)和軟件設計，給出了實驗裝置的運行結(jié)果，并分析了設計中存在的問題。
上傳時間： 2013-04-24
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大功率電力電子裝置的廣泛應用使電力系統(tǒng)無功功率補償和諧波污染問題日趨嚴重，動態(tài)無功功率補償和諧波抑制成為現(xiàn)代電力傳動領域研究的熱點。傳統(tǒng)補償技術由于主控制器運算能力的限制，難以對實時信號進行有效分析，影響了補償效果。而DSP計算速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)復雜的數(shù)字信號處理或數(shù)字實時控制。本文針對礦井直流提升機的無功補償問題，設計了一種基于DSP的TCR型動態(tài)無功補償器，以穩(wěn)定電網(wǎng)電壓、減小電壓波動，提高功率因數(shù)。 本文綜述了無功補償技術的國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢，基于 MATLAB 對電力電子裝置諧波源進行了諧波分析與仿真，分析和介紹了 TCR 的無功補償原理及瞬時無功理論，確定了無功補償系統(tǒng)主電路及其控制系統(tǒng)，提出了系統(tǒng)的總體方案。 本設計選用 TMS320F2812 DSP 芯片作為主處理器，設計了信號輸入、濾波放大和信號調(diào)理等 DSP 外圍硬件電路；軟件方面采用模塊化設計，編寫了軟件流程圖，給出了部分程序代碼。 本文基于MATLAB軟件對無功補償控制系統(tǒng)的補償效果進行了模擬仿真。仿真結(jié)果表明：系統(tǒng)線電壓、負載無功功率和TCR無功功率等在兩個周期內(nèi)達到穩(wěn)定，系統(tǒng)線電壓波動小于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》標準的要求，為在煤礦中的實際應用提供了理論基礎。
上傳時間： 2013-07-24
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高壓變頻調(diào)速技術節(jié)能效果顯著，多電平逆變器是其常用的一種電路拓撲形式。三電平逆變器能降低功率器件耐壓要求、降低諧波含量，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)字控制技術應用于三電平逆變器不僅簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)性能，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文首先簡要介紹了三電平逆變器的拓撲結(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)制控制策略的實現(xiàn)方法。在此基礎上，通過對逆變器的工作過程分析，建立了逆變器的數(shù)學模型。并提出了一種能控制逆變器直流側(cè)電容中點電位平衡并且能降低開關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)絡技術的基礎上，提出一種基于復合人工神經(jīng)網(wǎng)絡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)絡的快速并行處理能力、學習能力，縮短了計算時間，降低了由控制延時引起的諧波成分。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)果證明了基于復合人工神經(jīng)網(wǎng)絡算法的可行性。 本文進行了三電平逆變器的主電路、開關器件驅(qū)動電路、電流電壓檢測電路和保護電路等的設計。根據(jù)三電平逆變器主電路功率開關多，驅(qū)動信號不能共地的特點，本文設計一種利用光耦隔離驅(qū)動功率開關器件的驅(qū)動保護電路，降低電磁干擾，并在過流等異常情況下實時保護功率開關器件。最后以TMS320LF2407DSP為數(shù)字控制平臺，實現(xiàn)了三電平逆變器的電壓空間矢量脈寬調(diào)制控制策略。
上傳時間： 2013-07-07
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