本書系統(tǒng)論述DC-DC高頻開關(guān)電源的工作原理與工程設(shè)計方法。主要包括：PWM變換器和軟開關(guān)PWM變換器的電路拓撲、原理、控制、動態(tài)分析及穩(wěn)定校正；功率開關(guān)元件MOSFET、IGBT的特性及應(yīng)用；智能功率開關(guān)變換器的原理與應(yīng)用；磁性元件的特性與設(shè)計計算方法；開關(guān)電源中有源功率因數(shù)校正；同步整流與并聯(lián)均流等技術(shù)；PWM開關(guān)電源的可靠穩(wěn)定性與制作問題；開關(guān)電源的數(shù)字仿真方法、計算機輔助優(yōu)化設(shè)計和最優(yōu)控制方法等。
標簽： 18.5 557 開關(guān)電源
上傳時間： 2013-04-24
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該文通過研究直流調(diào)速系統(tǒng)雙向功率變換電路,提出一種ZCZVS Boost雙向DC/DC變換器與VVVF變頻調(diào)速器相結(jié)合,驅(qū)動鼠籠型異步電機的節(jié)能型電動車交流驅(qū)動系統(tǒng).該系統(tǒng)在功能上實現(xiàn)了車輛剎車減速或下坡制動時能量的回饋,達到節(jié)能、提高能量使用效率和增加車輛行駛距離的目的;采用交流異步電機,克服了傳統(tǒng)直流驅(qū)動系統(tǒng)的諸多缺陷,降低了成本,減少了維護;采用ZCZVS技術(shù),降低了電磁干擾和損耗,提高了效率;另外,在逆變主電路中采用IPM模塊,簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),節(jié)約了空間,提高了整個系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性.論文詳細分析了系統(tǒng)工作原理,進行了拓撲和參數(shù)設(shè)計,并完成一套300W樣機的制作,通過相應(yīng)的仿真和實驗測試,驗證了系統(tǒng)的可行性,特別適用于頻繁減速或剎車制動的電動車輛.預(yù)計該系統(tǒng)在旅游風景區(qū)、山城等將有很好的應(yīng)用前景.
上傳時間： 2013-07-01
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隨著人類生活水平的提高，人們對能源的需求也日益提高。太陽能作為一種新型的綠色可再生能源，具有儲量大、利用經(jīng)濟、清潔環(huán)保等優(yōu)點。因此，太陽能的利用越來越受到人們的重視，而太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用更是人們普遍關(guān)注的焦點。在不久的將來，太陽能光伏利用的主要形式將是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。高性能的數(shù)字信號處理器芯片(DSP)的出現(xiàn)，使得一些先進的控制策略應(yīng)用于光伏并網(wǎng)的控制成為可能。 一套基本的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)一般是由太陽能電池板、太陽能控制器和逆變器構(gòu)成。其中，太陽能控制器和逆變器是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的核心部分，本文針對如何提高太陽能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率，從建模仿真方面對具有最大功率點跟蹤的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)進行了研究。首先，概述了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成，介紹了目前我國太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用。其次，使用MATLAB中的POWER SYSTEM BLOCKSETS 工具軟件建立了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的動態(tài)模型，并進行了仿真，給具體的硬件設(shè)計提供了極為有效的幫助。再次，通過比較幾種常用的DC/DC 變換器的工作原理，提出利用推挽式DC/DC 變換器實現(xiàn)轉(zhuǎn)換，對參數(shù)進行分析后建立了推挽式DC/DC 變換器的仿真模型。MPPT(最大功率點跟蹤)是光伏系統(tǒng)中經(jīng)常遇見的問題。本文詳細地分析了常用的幾種MPPT 方案，并提出了幾種新的MPPT 方案。分析了基于DSP 芯片(TMS320F240)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制設(shè)計思想。采用電網(wǎng)電壓前饋和電流跟蹤技術(shù),建立了相關(guān)的控制模型,實現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)電流正弦化和單位功率因數(shù)。最后本文結(jié)合實際系統(tǒng)給出了SPWM的設(shè)計方案和軟件流程圖。
標簽： DSP 光伏并網(wǎng) 逆變系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-22
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隨著能源危機日趨嚴重，新能源的開發(fā)與節(jié)能技術(shù)的研究日趨迫切，而新型儲能元件—超級電容器的應(yīng)用為能量回收開辟了一條新的道路。 作為新型儲能器件，超級電容器擁有其它儲能器件無法比擬的優(yōu)點—充放電速度快、功率密度高、使用壽命長。但由于其額定電壓很低，一般為1V～3V，因此使用時需多節(jié)串聯(lián)以達到實用電壓值，而電容單體參數(shù)不一致必然導(dǎo)致單體電壓不平衡。長此以往，勢必嚴重影響超級電容組壽命及其工作可靠性。 本文從超級電容器結(jié)構(gòu)與工作原理入手，詳細闡述了其各種特性，分析和比較了目前存在的各種電壓均衡電路，確定了適合能量回收系統(tǒng)中超級電容組的電壓均衡策略，提出了如下兩種方法： 一種是運用飛渡電容轉(zhuǎn)移能量的思想，在飛渡電容與超級電容器之間加入DC/DC變換器，對超級電容器恒流充放電，保證了電壓均衡電路快速性。 針對超級電容器單體電壓低造成的DC/DC變換器恒流控制困難的問題，本文采用了新型開關(guān)電源芯片LTC3425及LTC3418實現(xiàn)了恒流輸出，仿真及試驗結(jié)果驗證了該方法的有效性。 另一種方法為基于變壓器的電壓均衡法，該方法引入全橋逆變器和高頻變壓器構(gòu)成了一種新穎的電壓均衡電路。此方法容易獲得超級電容器串聯(lián)組平均電壓值，使得對低于平均電壓值的超級電容器充電非常方便。此方法以較低成本實現(xiàn)了電壓均衡目的，并通過仿真和試驗驗證了該方法的有效性。 以上兩種方法均通過能量內(nèi)部轉(zhuǎn)移來完成電壓均衡，達到了較高的均衡效率，適合用于能量回收系統(tǒng)中超級電容組的電壓均衡。
上傳時間： 2013-06-08
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由于能源危機和環(huán)境污染，世界各國均在投巨資發(fā)展電動汽車。燃料電池電動汽車成為電動汽車發(fā)展的“熱點”。大功率DC/DC變換器能夠改善燃料電池的輸出特性，是燃料電池轎車動力系統(tǒng)中關(guān)鍵的零部件。然而它作為一種BUCK形式的開關(guān)電源，主電路是很強的電磁干擾源，產(chǎn)生的干擾可能通過電源線進入到控制電路板，同時控制電路部分也要用小功率的開關(guān)電源進行穩(wěn)壓，因此也可能產(chǎn)生開關(guān)噪聲經(jīng)電源線向外傳輸。因此就必須在控制電路輸入端設(shè)計電磁干擾(Electromagnetic Interference，EMI)濾波器進行傳導(dǎo)干擾的抑制。 本論文首先討論了DC/DC變換器的工作原理，分析了變換器產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾從而影響控制電路正常工作的原因。 其次全面、系統(tǒng)地闡述了EMI濾波器的相關(guān)理論，包括阻抗失配原則、人工電源網(wǎng)絡(luò)、濾波網(wǎng)絡(luò)、插入損耗等重要概念。接著研究了濾波元件的選取原則，并針對關(guān)鍵點之一—高頻性能展開了分析，借助仿真觀察了元件寄生參數(shù)的影響，提出了改善濾波器高頻性能的部分方法。 隨后介紹了濾波器的設(shè)計方法，除了介紹通用的設(shè)計方法外，著重分析了濾波器設(shè)計中的另一個關(guān)鍵點—噪聲源阻抗的影響、測量及估算，并在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)地形成了基于源阻抗的設(shè)計方法，同時也考慮了濾波器與開關(guān)電源連接時可能出現(xiàn)的系統(tǒng)不穩(wěn)定性問題，通過仿真分析提出解決方案。 然后闡述了EMI濾波器在工程應(yīng)用中的各種注意事項。 最后結(jié)合DC/DC變換器控制電路的實際干擾情況，設(shè)計了EMI濾波器，使控制電路電源輸入端的傳導(dǎo)干擾基本下降到相關(guān)電磁兼容標準(CISPR25)的三級限值以下。
標簽： EMI 開關(guān)電源 濾波器設(shè)計
上傳時間： 2013-06-15
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燃料電池電動汽車DC/DC變換器的諸如工作電壓、電流、效率、體積、重量、溫度這些參數(shù)指標中溫度參數(shù)是一個尤為重要的參數(shù)。如何對DC/DC變換器內(nèi)部多點溫度參數(shù)進行實時監(jiān)測從而為DC/DC變換器提供可靠的溫度參數(shù)就成為本課題的直接來源和選題依據(jù)。 USB總線具有即插即用、使用方便、易于擴展以及抗干擾能力強等其它總線無法比擬的優(yōu)點。如今USB已經(jīng)成為PC上的標準接口，并迅速占領(lǐng)了計算機中、低速外設(shè)的市場。而且隨著計算機功能的不斷強大，虛擬儀器技術(shù)也在不斷發(fā)展。它代表了測量與控制技術(shù)的未來發(fā)展方向。本課題的研究目的就是希望將USB總線技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用到測量系統(tǒng)中，充分利用實驗室現(xiàn)有的資源，設(shè)計一個基于USB總線和LabVIEW的多路溫度測試儀。 在了解DC/DC變換器內(nèi)部主電路的拓撲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，考慮測試系統(tǒng)抗干擾技術(shù)，選用擴展了USB功能的微控制器芯片STM32F103和高精度溫度傳感器PT1000完成了基于恒流源的多通道溫度檢測電路原理圖與印刷電路板設(shè)計。在學(xué)習(xí)USB協(xié)議和電子芯片數(shù)據(jù)手冊的基礎(chǔ)上編寫了測試儀的下位機固件程序。通過LabVIEW中的NI—VISA開發(fā)驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)上位機與USB設(shè)備的通信功能。在LabVIEW虛擬儀器軟件開發(fā)平臺中編寫用戶界面并建立合理的報表生成系統(tǒng)，有效存儲數(shù)據(jù)提供用戶查詢。 直接在LabVIEW環(huán)境下通過NI—VISA開發(fā)能驅(qū)動用戶USB系統(tǒng)應(yīng)用程序，完全避開了以前開發(fā)USB驅(qū)動程序的復(fù)雜性，大大縮短了開發(fā)周期，節(jié)省了開發(fā)成本。設(shè)計完畢后對系統(tǒng)進行了軟硬件聯(lián)調(diào)，通道標定和現(xiàn)場試驗，并進行了精度分析。實驗結(jié)果表明課題在這一研究過程中取得了預(yù)期的良好結(jié)果。
上傳時間： 2013-06-07
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汽車從批量生產(chǎn)到現(xiàn)在已經(jīng)有100多年的歷史，其中，車輛電子化、電動化取得了驚人的進展，伴隨而來的是汽車用電量的迅速增加。專家預(yù)計到2010年電氣方面功率會達到10kW，電流將會增加3倍以上，如不增加電流，最有效的方法是盡量提高汽車電源供電電壓。電壓最好能在人體安全電壓范圍(DC60V)以下，42V是一種解決辦法。采用42V電源，可以直接減小導(dǎo)線尺寸和實現(xiàn)輕量化，從而降低成本。 在新的42V電源系統(tǒng)中，采用42V/14V雙電壓方案，對目前的電氣系統(tǒng)沖擊較小，過渡平緩。本文在綜合國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，對42V/14V雙電壓電氣系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展以及現(xiàn)狀進行了較系統(tǒng)的研究。主要研究內(nèi)容如下： 首先，本文分析了汽車電源升壓的原因，介紹了國內(nèi)外的現(xiàn)狀。研究探討新型42V電源系統(tǒng)對汽車蓄電池的影響，介紹了混合動力車用蓄電池的特點，比較目前混合動力車用幾種蓄電池的方案。因為42V/14V雙電壓共存，存在多種直流電壓變換器，本文分析了DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)和原理，設(shè)計了高頻斬波型和二重軟開關(guān)兩種DC/DC變換器模塊方案。 其次，介紹了混合動力汽車42V一體化啟動發(fā)電機系統(tǒng)裝置的特點，敘述其工作原理和系統(tǒng)組成。提出了一種基于永磁同步電機ISG系統(tǒng)的設(shè)計方案。在對永磁同步電機理論研究的基礎(chǔ)上，本文完成了對永磁同步電機起動的實驗和調(diào)試。通過對實驗樣機做起動實驗，驗證了本文設(shè)計的ISG系統(tǒng)及電機的硬件驅(qū)動的可行性。 最后，汽車電源系統(tǒng)升壓會產(chǎn)生更高的瞬態(tài)高壓和更強的電磁干擾，本文簡要分析了其產(chǎn)生的原因，闡述了基本的抑制方法。 目前汽車電源系統(tǒng)由14V電源向42V電源發(fā)展已經(jīng)是必然的趨勢。作為過渡階段，對42V/14V雙電壓系統(tǒng)的研究將會是汽車界最近時期的一個重要內(nèi)容。42V汽車電源系統(tǒng)標準的實施，將對汽車電器和電子設(shè)備帶來巨大的沖擊，同時也會給整個汽車界帶來新一輪的電氣技術(shù)革命。
上傳時間： 2013-07-23
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隨著市場經(jīng)濟和現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染，已經(jīng)成為制約人類社會健康發(fā)展的兩大重要因素。新能源的開發(fā)與利用愈來愈受到重視，太陽能以其清潔環(huán)保、蘊藏豐富等優(yōu)點逐步得到了開發(fā)利用。光伏逆變電源作為太陽能利用中主要的能量變換裝置，是目前研究和發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。 本課題研究的是可并網(wǎng)三相光伏逆變電源，以追求體積小、效率高、精度大、方便實用為目的，采用了DC—HFAC—DC—LFAC三級功率傳輸架構(gòu)，設(shè)計中使用了SPWM技術(shù)、SVPWM技術(shù)、內(nèi)高頻環(huán)技術(shù)、DSP數(shù)字控制技術(shù)和數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)等前沿實用技術(shù)。 直流DC—DC變換器采用內(nèi)高頻環(huán)技術(shù)，既實現(xiàn)了電氣隔離又大大的減小了裝置體積。這一部分本文不做涉及，本文所涉及的內(nèi)容為本系統(tǒng)的DC—AC逆變電源部分，本論文的主要內(nèi)容如下： 首先，分析了幾種DC—AC逆變器的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，根據(jù)其優(yōu)缺點與實際應(yīng)用需要，選擇三相四橋臂結(jié)構(gòu)作為本文主電路結(jié)構(gòu)，滿足了電網(wǎng)負載的不平衡性。在選擇了三相四橋臂結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，選取兩種最新的SVM控制方法：基于三態(tài)滯環(huán)的瞬時空間電流相量控制法與二維空間矢量控制法，對兩種方法作出詳細分析比較，根據(jù)實用性原則，選取二維空間矢量控制法作為本文的控制方法。 其次，選取了主控芯片TI公司的TMS320F2812，電路中的功能盡量數(shù)字化實現(xiàn)，既控制了電路體積，又大大提高了系統(tǒng)的安全性與可靠性。設(shè)計了本系統(tǒng)的控制電路、驅(qū)動電路、緩沖電路、保護電路、濾波器電路等系統(tǒng)電路，本系統(tǒng)所有硬件電路均設(shè)計完畢。為了驗證設(shè)計的正確性，大部分電路都用ORCAD—Pspice仿真軟件進行仿真驗證，小部分電路搭建實際電路，設(shè)計電路都能達到系統(tǒng)設(shè)計要求。 隨后，簡單介紹了DSP編程環(huán)境CCS。詳細分析了SVPWM的工作原理，并給出二維空間矢量法在DSP中的實現(xiàn)方法。介紹幾種MPPT方法，并選取本課題所選用的方法。 最后，給出系統(tǒng)仿真，分析了重點模塊，得到了仿真結(jié)果。 關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)電源、空間矢量脈寬調(diào)制、內(nèi)高頻環(huán)、三相四橋臂
上傳時間： 2013-05-19
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21世紀，人類面臨著實現(xiàn)經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，能源問題越來越突出，太陽能等可再生能源逐漸成為人類關(guān)注的焦點。時至今日，人類對光伏系統(tǒng)的研究越來越深入廣泛，但在光伏系統(tǒng)的研發(fā)過程中，太陽能電池由于受日照強度、環(huán)境溫度影響較大，導(dǎo)致實驗成本過高，研發(fā)周期變長。太陽能電池陣列模擬器便能較好地解決這一問題。 @@ 本文首先對比了模擬式太陽能電池模擬器和數(shù)字式太陽能電池模擬器的優(yōu)缺點，選取了數(shù)字式太陽能電池陣列模擬器作為研究對象，并對研究太陽能電池陣列模擬器的實際意義作了闡述。隨后描述了太陽能電池的輸出特性，討論了適合工程計算的太陽能電池陣列數(shù)學(xué)物理模型。 @@ 本文研究的太陽能電池陣列模擬器由功率電路和控制電路兩部分組成。功率電路選取了半橋型DC/DC電路作為主電路拓撲，對其工作過程進行了分析，并對各部分電路進行了設(shè)計。然后設(shè)計了電壓電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)器，在此基礎(chǔ)之上用PSIM仿真軟件對所設(shè)計的太陽能電池陣列模擬器進行了仿真，包括靜態(tài)工作點的仿真以及動態(tài)響應(yīng)速度的仿真，通過仿真驗證了模擬器能夠達到所要求指標。 @@ 控制電路板是整個模擬器的核心控制部分，通過控制運算提供輸出電壓的參考值，進而提供控制功率管開通關(guān)斷的PWM信號。本文選取了microchip公司的dsPIC30F2023作為主控制芯片，分析了該型號微處理芯片的性能特點，介紹了模擬信號采樣電路、232通訊電路、人機交互界面電路等外圍電路的硬件設(shè)計，調(diào)節(jié)器采用了數(shù)字PID控制。 @@ 在MPLAB集成開發(fā)環(huán)境中進行了軟件方案的設(shè)計，主要包括主程序、生成PWM程序、AD采樣、故障處理、人機交互程序等，介紹了各個模塊的程序流程。 @@ 軟硬件系統(tǒng)設(shè)計完成后，最終實現(xiàn)了太陽能電池陣列模擬器，可以為光伏系統(tǒng)的研究提供一個良好的實驗平臺。 @@關(guān)鍵詞：太陽能電池陣列模擬器；半橋型DC/DC變換器；dsPIC30F2023
上傳時間： 2013-07-28
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大功率照明LED（Light Emitting Diode）是新一代光源，它光轉(zhuǎn)換效率高，也稱作綠色光源。由于大功率照明LED本身的伏安特性，大功率LED的開關(guān)電源的研究從一開始就遇到了困難。而發(fā)展LED照明是現(xiàn)在節(jié)能環(huán)保的大趨勢，所以研究開發(fā)一種新型的大功率照明LED開關(guān)電源是很有必要的。 本文簡要介紹了大功率LED的發(fā)光特性、伏安特性及其驅(qū)動方案，并回顧了大功率LED開關(guān)電源的發(fā)展歷史，展望了未來趨勢。給出了大功率LED開關(guān)電源課題的背景，并分析了設(shè)計難點。在此基礎(chǔ)上，提出了一種新型兩級式方案，前級為PFC級，后級為DC/DC級。PFC級采用電感電流臨界連續(xù)模式的Boost變換器，DC/DC級采用準諧振模式的反激變換器。為了提高PFC級在低電壓輸入時的效率，采用了變電壓輸出的控制方案。 文中首先對采用臨界連續(xù)工作模式的功率因數(shù)校正級的工作原理和主電路參數(shù)進行推導(dǎo)與設(shè)計，以及對基于L6562的PFC控制電路的設(shè)計進行了詳細的研究。其次詳細介紹了準諧振模式的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用，對基于NCP1377B的反激變換器的工作原理和穩(wěn)態(tài)特性進行了詳細的分析；在此基礎(chǔ)上提出了一種高效低損耗的準諧振變換器的設(shè)計方案。論文詳細介紹了該方案的工作原理和特點，并分析了鉗位電路及基于TSM103的恒壓/恒流電路及線性穩(wěn)壓器在提出的兩級式方案中的應(yīng)用。 結(jié)合上面提到的方案，本文研制了一臺全球輸入電壓范圍（90～265Vac），12V/5A輸出的大功率照明LED開關(guān)電源，實驗結(jié)果驗證了所提方案的可行性。
上傳時間： 2013-07-15
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