独立光伏LED照明系统研究与设计

针对传统照明控制装置充放电路分开设置存在结构复杂、可靠性差、效率低等问题,研究了基于Zeta/Sepic双向变换器的光伏LED照明系统;提出了一种充电算法,其既能实现光伏电池最大功率点跟踪(MPPT)又能满足蓄电池电压限制条件;设计了一种基于HV9930控制芯片的LED恒流驱动电路。实验结果表明:控制器可以根据蓄电池状态准确地在MPPT、恒压和浮充算法之间切换,MPPT充电效率较恒压充电提升显著,LED驱动电路恒流效果好。     

一种电流型电动汽车快速充电电路研究

提出一种电流型电动汽车(EV)快速充电电路,具有单级结构、宽输出电压的特点。分析了电流型柔性变拓扑充电电路的工作原理,通过柔性变拓扑实现两种等效工作拓扑,满足不同的负载电压和功率需求,并改善网侧谐波电流和功率因数。为实现快速充电,将电流预测控制和多段恒流充电结合,对电流预测控制策略实现多段恒流充电的过程展开详细分析并通过仿真和实验验证。仿真和实验表明电流预测控制器能快速调整充电电流,验证了电流型柔性变拓扑充电电路的可行性。     

电动汽车用开关磁阻电机集成功率变换器设计

电动汽车用开关磁阻电机控制系统包含电机驱动和电池充电电路,降低了系统集成度和功率密度。以开关磁阻电机不对称半桥式功率变换器为基础,设计了一种用于电动汽车的集成功率变换器,增加了前端电路,通过控制前端电路可以实现电机驱动和电池充电两种工作模式。在电机驱动模式下利用电容器的充放电功能提高了系统的能量比,给出了电容器的容量估算方法,对比了不同容量对系统性能的影响。在电池充电模式下利用电机绕组作为充电电感,对原有功率器件复用,实现了具有功率因数校正（PFC）的功能充电方式,有效地改善了交流信号,分析了电机绕组作为充电电感的限定条件,实现了恒流充电和恒压充电过程,最后通过Matlab/Simulink仿真验证了方案的有效性。     

基于Buck-boost电路的手摇式锂离子电池充电控制策略研究

结合手摇发电机和Buck-Boost功率变换电路、单片机,设计了一种一体化便携式锂离子电池充电系统。系统选择Buck-Boost电路的DCM工作模式,结合锂离子电池充电特性,分析了充电控制原理,提出了一种充电控制策略,并建立仿真模型。仿真结果表明,对(1~4)节串联、(2Ah~10Ah)总容量的锂离子电池(组),控制精度和响应时间均能满足应用需求。     

一种新型荧光灯控制与驱动电路

提出了一种新型的基于单功率处理级的高功率因数恒功率荧光灯控制及驱动电路;分析了电路工作原理和恒功率条件。功率管驱动信号由PIC16C711单片机产生;恒功率控制由调节电路的工作频率实现。文中给出了灯功率为40W,工作频率为26kHz条件下的实验结果。     

基于双向变换技术的光伏LED照明系统设计

研究了基于Zeta/Sepic双向变换器的光伏半导体发光二极管(LED)照明系统,提出一种充电控制算法,其既能实现太阳能电池的最大功率点跟踪(MPPT)又能满足蓄电池电压限制条件和浮充特性;设计一种基于HV9930控制芯片的LED恒流驱动电路。构建实验系统,测试表明,控制器可以根据蓄电池状态准确地在MPPT、恒压、浮充算法之间切换,MPPT充电效率较恒压充电显著提升,LED驱动电路恒流效果好。     

一种蓄电池充电器的数字控制器优化设计

基于微电网中储能系统,设计了一种新的蓄电池充电电路,介绍了蓄电池充电电路的特点及控制策略。详细介绍了全钒液流电池(VRB)的工作原理,根据全钒液流电池的特性及全钒液流电池的一阶阻容模型,运用小信号模型分析法和状态空间平均法建立了蓄电池恒流充电时的数学模型,提出了一种基于蓄电池一阶阻容模型的DC-DC双向变换电路的建模方法,然后利用数字控制系统参数优化的方法,设计了DC-DC双向变换电路的数字控制器。最后,基于DC-DC双向变换器的电池充放电控制策略及全钒液流电池的仿真模型,利用MATLAB搭建了系统的仿真电路,并搭建了2kW蓄电池充电电路的实验样机,仿真和实验结果表明,设计的蓄电池充电电路及其控制策略是可行的。     

基于MMMC插电式混合电动汽车变换系统及充电控制策略

提出一种基于模块化多电平矩阵变换器(MMMC)的插电式混合电动汽车(PHEV)综合变换系统,该系统同时兼顾电机驱动和电池管理,不需额外的充电电路。针对该系统,研究了外接电源充电控制策略。通过建立系统小信号模型和分析各部分功率关系,提出了以MMMC桥臂电流直接控制为核心的多层次电池荷电状态(SOC)均衡充电控制策略,包含相间、桥臂间以及本桥臂各子模块电池SOC均衡充电控制。搭建了RTLAB硬件在环仿真实验平台,实验结果验证了所提出的控制策略的有效性和可行性。     

基于混合控制式交错并联LLC谐振变换器的充电模块研制

为了解决当前电动汽车充电模块效率低、功率小的缺点,提出了一种基于混合控制式交错并联LLC谐振技术的非车载式电动汽车充电模块整体设计方案。所述方案输入侧为VIENNA电路,输出侧为交错并联LLC谐振DC/DC变换器。采用交错并联技术减小输出电流纹波,提高充电模块输出功率的同时,采用移相变频混合控制策略,使得谐振变换器工作在较窄的频率范围之内,因此降低了磁性元器件设计难度,提高了充电模块的转换效率以及功率密度。给出了充电模块整体电路拓扑设计、各模块工作原理以及控制策略,研制了20kW原理样机,与纯变频式交错并联LLC谐振变换器充电模块的对比分析验证了所述方法的可行性。     

基于模糊PI的LLC谐振变换器混合控制研究

针对传统LLC谐振变换器用于车载充电等需宽输出电压范围的问题,研究了一种基于模糊PI的变频 移相混合控制策略。该控制策略将模糊PI和变频 移相混合控制相结合,以达到较宽输出电压范围和提高动态响应性能的目的。首先分析了LLC谐振变换器在变频模式和移相模式下的工作原理,然后分析了变换器在这两种工作模式下的增益特性,最后给出了基于模糊PI的混合控制实现方法。仿真结果验证了该控制策略的有效性。     

SLR式软开关充电电源的设计

设计了一种以串联负载谐振变换器为主电路拓扑的充电电源,介绍了串联负载谐振变换器的工作原理和软开关特性。分析了在电池负载条件下电路的电流特性,设计了控制电路,通过定脉宽调频控制实现对负载的恒流充电。针对输出电流纹波较大的问题,设计了电源模块交错并联的解决方法,仿真验证了该方法的可行性。研制了一台电源模块样机,实验结果表明...     

电动汽车动态无线充电系统导轨切换时的脉冲同步控制策略

采用分段导轨控制的电动汽车动态无线充电系统在导轨切换时,会出现系统的输出功率和系统效率骤降,甚至远低于期望值,不能满足系统输出功率要求。文中通过对电动汽车导轨切换过程的暂态分析,计算导轨切换时相邻导轨线圈所在逆变电路的时钟脉冲信号同频同相和同频不同相时,输出功率的变化,得出结论:相邻导轨线圈所在逆变电路的时钟信号相位差是造成导轨切换过程中输出功率和效率骤降的原因。提出了一种电动汽车动态无线充电系统导轨切换时的脉冲同步控制策略,有效地改善了电动汽车动态无线充电系统在导轨切换时输出功率和系统效率骤降以致不能使系统正常运行的情况。最后,通过仿真和实验验证了时钟脉冲信号同步的重要性和该控制策略的有效性。     

电动汽车动力锂电池LCL型无线充电技术

为了满足电动汽车动力锂电池的充电需求,文中提出基于MERS(Magnetic Energy Recovery Switch,磁能再生开关)的LCL谐振型无线电能传输系统。该系统仅通过改变副边MERS的导通角,即可实现三种工作模式:恒流输出模式、恒压输出模式和最大功率输出模式。文中提出了系统模型,分析了LCL谐振型ICPT系统满足恒压、恒流、最大功率输出三种工作状态的条件;研究并建立了MERS的数学模型;搭建了Simulink仿真模型,仿真结果表明,本系统仅通过控制副边MERS的导通角α一个参数,可以实现电动汽车动力锂电池“先恒流后恒压”的充电需求,也可以实现当系统互感系数变化时系统维持在最佳工作点,而无需改变其他系统网络参数。该方案对改进电动汽车无线充电系统有一定的参考价值。     

自激推挽式无线电能传输系统研究

基于对推挽式自激振荡电路原理的详细分析,通过研究发射线圈电压电流的特性,建立了系统的电路等效模型,并采用理论计算和仿真分析验证了系统的性能。同时将自激推挽式无线电能传输系统应用于传感器节点的锂电池变距离无线充电中。最后搭建两线圈系统验证了自激推挽式无线电能传输系统具有频率自适应的能力;在一定范围内变耦合系数时能够输出稳定的功率并保持稳定的效率。当线圈间轴向距离在1-4cm变化时,自激推挽式无线充电系统可为锂电池提供500mA的稳定充电电流。     

基于DC/DC电路的无线充电系统功率稳定控制方法

在无线电能传输系统中,负载的接收功率对发射线圈与接收线圈之间的互感与负载阻值的变化比较敏感,当接收线圈与发射线圈之间出现偏移或负载等效阻抗变化时,需要通过有效的控制方法较快地保持负载接收功率基本稳定。文中在分析次级侧包含DC/DC电路的无线电能传输系统结构的基础上,给出了互感与负载电压、负载电流之间的关系,并推导出了DC/DC电路的占空比与负载接收功率之间的关系;然后提出通过检测负载电压、电流,调节DC/DC电路的输出功率稳定控制策略;最后,通过Matlab/Simulink仿真以及样机实验,验证了文中理论分析与控制策略的有效性和正确性。     

便携式太阳能多功能电源设计及测试

针对户外休闲、野外工作者有时需要应急电源的情况,设计了利用太阳能电池进行充电的多功能电源。将太阳电池组件的能量通过充电控制电路为内置的蓄电池充电储存电能。介绍了电路工作原理,通过调试实现了DC5V、12V、4.15V、AC 220V电压输出。具有蓄电池充电欠压和过压显示及自动断开、5号电池限流/限压充电及充满显示和自动断开、锂电池4.15V快速可调的限压充电等功能。通过逆变实现的AC 220V输出,可为5 W以内电器提供交流电源。USB 5V、DC 12V最大输出电流1A,可根据不同的接口为手机、MP3等小功率电子产品充电或供电。     

基于BUCK降压和红外通信的电动自行车无线充电系统功率控制方法

由于安全性和便捷性的优势,电动自行车户外无线充电越来越成为人们的迫切需求。充电的过程中,需要根据车载蓄电池的充电曲线对传输功率进行控制。为实现高效、可控的电动自行车无线充电,本文提出了一种基于BUCK降压和红外通信的功率调节方法。其中,红外通信用以将接收端蓄电池的电气信息反馈到发射端控制器,发射端通过BUCK降压电路调节交流电源的电压幅值,从而调节系统的输出功率。接收端BUCK用以在传输距离突变时对电池充电进行保护。在设定好蓄电池的充电电压限值和电流限值这两个参数后,系统能够自动按照蓄电池的充电曲线进行充电。同时,对于充电过程中传输距离的变化也能够快速响应。     

一种CC/CV平滑切换的宽输出电压充电电路

目前多种动力蓄电池凭借着能量密度高、续航里程长和可循环使用等优势,在新能源汽车领域得到了广泛应用。针对当前以谐振电路为基础构建复合变换器应用于蓄电池充电存在输出电压范围、模式间切换、效率等不同问题,提出了一种四开关Buck-Boost与电容钳位LLC级联复用式变换器作为充电电路。该电路增益曲线的容性区和感性区均可工作,宽调频范围的容性区具有恒流特性,感性区的最佳谐振点具有恒压特性,利于实现蓄电池恒流恒压充电控制。频率与占空比的解耦控制拓宽了变换器的输出电压范围,且负载阻抗连续变化下电压增益连续,利于实现蓄电池恒流恒压平滑切换及满足不同电池充电控制方案,宽增益下的宽调控范围可减少输出纹波。拥有桥臂间移相软开关、复用桥臂增强软开关能力和降低通态电流、变压器低磁链及最终移动于最佳谐振点工作等电路特性,利于实现电能高效传输。仿真与实验结果验证了充电电路全程满足ZVS、ZCS的恒流恒压控制及充电模式间平滑切换特性。     

变负载无线充电系统的恒流充电技术

基于磁耦合共振原理,设计了一套采用平板磁心结构的变负载恒流充电无线电能传输系统。利用等效电路模型分析影响传输功率、系统效率和充电电流的主要因素。根据超级电容恒流充电过程中等效负载电阻动态变化规律,采用不同阻值的功率电阻模拟其充电特性。首先,分析二次侧Buck变换器对充电电流的调节作用,得到占空比与充电电流的关系,采用PI控制算法实现变负载的恒流充电;其次,通过理论分析和仿真实现磁耦合机构参数优化设计;最后,搭建系统实验平台对系统设计方法进行验证。在传输距离为15cm且负载电阻为0.5~5?时,实现29A的恒流充电。当负载电阻为3.2?时,系统效率和传输功率分别为87.7%和2.58k W。     

矿用隔爆兼本质安全不间断直流电源

基于本质安全电源的原理和特点,提出了一种提供不间断供电的矿用本质安全型电源装置。采用本质安全型两级过流过压保护,可以防止电源电路异常引起的输出电压过高或因负载短路引起的过流等现象,避免引起火花、烧坏电源和负载等危害。此外,实现了阀控铅酸蓄电池充电和供电的智能控制,使本电源在供电网络停电后继续对外提供2h直流电压(12V500mA)。