对动态电路初值问题的探讨

通过研究动态电路的初值问题指出，由拉普拉斯变换法求出电感电流或电容电压后，用求导的办法计算电感电压或电容电流经常出现错误；并对有跃变或有冲激的电感电流或电容电压提出假设表达式，从而解决了经典法分析动态电路的难题。     

一阶电路三要素法的一种证明方法

三要素法是分析一阶动态电路的一种非常重要的方法,教材都是通过求解一阶微分方程,给出了一阶RL电路中的电感电流,或者一阶RC电路中电容电压的三要素求解法,而电路中的其他电流和电压也可以利用三要素法来求解,教材对此一般根据一阶微分方程理论进行推广,或者只是简单说明.利用叠加定理、替代定理和齐次性定理,证明了在直流电源的激励下,一阶电路中的任意电压和电流都可以利用三要素法来求解.     

Simulink在电路分析中应用

简要介绍了Matlab语言中Simulink工具箱的特点和用途,说明了其与电路分析和计算有关的Simulink、SimPowerSystems和Extra Simulink等库集。以电路课程中直流稳态电路、暂态电路和正弦稳态电路中的具体电路为例,探讨了如何利用Simulink建立电路模型、进而分析和计算电路的方法,其中包括对直流电阻电路求取电流,对含电压控制电流源(VCCS)的电阻电路求取电压、电流和独立电流源功率等,对一阶电感电路求取电感电流和电压源电流,对正弦稳态电路求取支路电流、电容电压和电源产生的复功率等,并总结出了一些使用技巧和具体方法。所得仿真结果与理论分析一致,为Simulink应用于电路课程的计算机辅助分析提供了参考。     

移相全桥变换器RC缓冲电路优化研究分析

移相全桥(PSFB)变换器在整流二极管关断时,其并联电容与谐振电感发生谐振,导致变压器次级电压出现较大的振荡尖峰,一般通过设置RC缓冲电路得以抑制.这里通过建立PSFB变换器的等效电路模型,揭示了RC缓冲电路对电压振荡的影响机理及对电阻功率损耗的影响规律.通过对电压振荡峰值及缓冲电阻功率损耗的折中考虑,给出了RC参数的最优选取方法.最后,通过实验验证了理论分析的正确性.     

MOSFET开关过程的研究及米勒平台振荡的抑制

设计功率MOSFET驱动电路时需重点考虑寄生参数对电路的影响。米勒电容作为MOSFET器件的一项重要参数,在驱动电路的设计时需要重点关注。重点观察了MOSFET的开通和关断过程中栅极电压、漏源极电压和漏源极电流的变化过程,并分析了米勒电容、寄生电感等寄生参数对漏源极电压和漏源极电流的影响。分析了栅极电压在米勒平台附近产生振荡的原因,并提出了抑制措施,对功率MOSFET的驱动设计具有一定的指导意义。     

电流型控制半桥逆变器研究(I)--直流分压电容不均压问题

电流型控制半桥逆变器直流分压电容电压存在偏差,电容中点的电压偏移容易导致输出电压和电流波形的畸变,使电路性能恶化,甚至使系统失控.文中分析了电流型控制半桥逆变器分压电容不均压产生的原因,给出电容中点电压偏移的理论值,讨论了电容不均压问题对整个逆变器系统造成的影响.仿真和实验结果证实理论分析的正确性.由于该问题的存在,限制了电流型控制半桥逆变器的实用性.     

基于多元线性回归的阻性和容性电流分解

为了研究交流电压作用下非线性半导体器件和非线性绝缘电介质的绝缘状态和介电性能,提出一种阻性和容性电流分解算法。以非线性电阻和非线性电容构成的并联等效电路为研究对象,推导响应电流关于激励电压的非线性方程。通过坐标变换,将其转化成多元线性方程。利用多元线性回归方法,获得等效电路参数且实现了阻性和容性电流的分解。定性分析该算法的抗干扰能力和对非标准正弦波电压的适应能力。仿真结果表明:该算法可以准确地实现阻性和容性电流的分解;当响应电流含有55 d B的噪声时,电路参数的求解误差较小;激励电压谐波分量对电路参数的求解几乎没有影响。实验结果表明:该算法可以实现MOA阀片在交流电压作用下全泄露电流的分解。     

开关电源整流电路功率因数校正的研究

详细分析了整流电路输入电流与输入电压之间存在相位差和功率因数低的原因。通过在整流输出端与电容之间增加一个Buck电路,分析了Buck型PFC拓扑电路的工作原理及电感电流的工作模式,通过控制该电路的开关管占空比大小的方法,使整流输出端呈阻性负载,迫使输入电流去跟随输入电压的相位。理论分析Buck电路的工作原理,仿真和试验验证了通过改变开关管的占空比能有效地实现功率因数校正。     

CO2弧焊电源主电路中RC缓冲电路设计

全桥逆变CO_2弧焊电源主电路IGBT开关动作时,在续流回路中由于负载的巨大变化及变压器的电感作用而形成电流、电压冲击,造成IGBT工作的不稳定.根据弧焊电源的工作原理设计了电弧负栽仿真模块,建立了弧焊逆变主电路仿真模型,动态地仿真了焊接过程中负载频繁突变的特点.通过仿真分析得知,在续流过程中IGBT能够理想关断轨迹的条件是续流二极管不开通.根据具体的主电路参数和电路工作的续流初始时刻以及IGBT开通时,缓冲电容放电对参数的影响,计算出合理开关轨迹下RC缓冲电路中的电阻值,根据缓冲回路电阻的功率限制和开关轨迹的要求计算缓冲电容值.试验证明了弧焊逆变主电路仿真模型的正确性、IGBT理想关断轨迹条件的合理性及RC参数设计公式的正确性.     

一种新型电压均衡方法在串联储能系统的应用

超级电容串联储能系统的单体电压不均衡会影响超级电容的使用寿命和能量利用率。现有DC-DC电压均衡方法中所采用的传统变换器拓扑结构复杂,电路中开关管、电感、变压器等元器件的数量较多。采用一种基于Boost拓扑结构的电压均衡充电系统,由于其单开关、单电感的Boost电路结构降低了电压均衡电路拓扑结构的复杂性,提高了系统可靠性。分析了电路的均衡过程,利用推导的等效电路分析了电压均衡原理,并给出了恒电流输入-恒压充电方法。通过对3个超级电容组成的串联系统进行试验,结果验证了充电系统具有均较高的效率。     

移相全桥变换器中RC缓冲电路对系统影响机理与优化研究

移相全桥ZVS变换器副边整流二极管电压应力较高,需要设计缓冲电路来保证系统性能。然而,加入RC缓冲电路的变换器在某种工作模式下近似为LCL三阶谐振系统,导致接近开关频率的谐振甚至在整流二极管两侧产生更高的电压应力。通过建立移相全桥ZVS变换器在能量传输模式期间的等效电路模型,揭示RC缓冲电路对系统稳定性产生影响机理及电路参数对振荡的影响规律,通过分析选取合理的RC缓冲电路参数,不仅有效降低整流二极管电压应力,同时抑制由缓冲电路带来的振荡问题,进而提高系统的效率。设计了一个3.2 k W(10 A,320 V)的实验样机,验证了理论分析的正确性。     

剩余电流动作断路器电路优化设计

针对剩余电流保护可靠性和安全性的广泛需求,通过分析传统剩余电流动作断路器电路的设计缺陷,提出了解决方案。该方案采用三相桥式整流电路,并将脱扣器放置在压敏电阻和整流桥之后,能有效保证断路器在三相系统中一相断电的情况下,剩余电流保护功能正常;采用以稳压管稳压电路为基础的串联型稳压电路,实现宽电压范围的工作需求;采用高性价比的晶闸管组成双晶闸管串联脱扣电路,耐压值增加1倍。设计更符合电磁兼容特性和剩余电流动作断路器可靠性和安全性的要求。     

不同保护电路对继电器电寿命的影响及实验研究

继电器是一种重要的控制电器，其寿命及可靠性直接关系到整个控制系统的稳定性。论文首先构建了无保护电路和3种有保护电路模型并给出了电弧能量的计算公式；然后研发了继电器电寿命实验装置并通过实验研究了上述4种电路中继电器开断感性负载时触点的电弧侵蚀情况。实验结果表明：无保护电路燃弧时间最长，过电压最大，其次就是压敏电阻保护电路，在阻容保护电路和二极管阻容保护电路中，触点开断时的过电压明显小于以上两种电路的电压值，触点侵蚀量小，电寿命长，尤其是二极管阻容保护电路的电压值变化平缓，保护性能最好。最后提出了用专家系统软件通过计算电弧能量来估计继电器电寿命的新方法。     

Test circuit of impulse spark‐over voltage with different rates of rise for gas discharge tubes

The impulse spark‐over voltage of the gas discharge tube (GDT) is strongly related to the rate of rise (RoR) of the voltage. At present, due to the convenience of the test instrument, conventional impulse waveforms, such as 1.2/50 and 10/700 μs, are often adopted to conduct such kind of test for GDT. It has been found that these waveforms are able to generate valid waveforms only with limited RoRs and relatively narrow valid voltage ranges. This paper deals with a simple series RC circuit to test the GDT's impulse spark‐over voltage using a ramp voltage, which is approached by an initial portion of a steeply rising voltage impulse whose normal peak value is several times the breakdown voltage of the GDT. The basic circuit theory is described, and the RoR of the output voltage is correlated with the circuit parameters. Moreover, the series RC circuit in this paper is found to be able to deliver a ramp voltage with more consistent RoR than an RLC circuit. The results in this paper provide some suggestions for the revision of relevant standards (e.g., ITU‐T K.12 and IEC 61643‐311). Circuit parameters for different RoRs ranging from 100 V/μs to 1 kV/ns are also established. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

MMC-HVDC输电线路双端非同步故障测距方法

提出了一种基于模块化多电平变换器的高压直流(MMC-HVDC)输电线路双端非同步故障测距方法。首先,通过分析MMC-HVDC系统直流侧线路故障时的电流环路,将跳闸后的双端MMC的两侧环路分别等效为RLC串联电路,并先后控制双端MMC桥臂子模块的投入,为两侧RLC串联电路提供一个初始电压;然后根据RLC电路的零输入响应特性,分别提取双端MMC子模块电容电流的最大值以及该时刻的电压;最后利用双端非同步测量的数据计算故障距离。该方法不依赖于电容的初始电压,并且不受过渡电阻影响,可重复测量,提高了测距的可靠性。在PSCAD/EMTDC中搭建了21电平的MMC-HVDC模型,并对所提故障测距方法进行仿真,验证了其有效性。     

独立光伏系统中超级电容储能充电技术的研究

介绍了独立光伏系统中超级电容器的工作原理及其优缺点,给出了三支路、传输线、串联RC和改进的串联RC四种超级电容器等效电路模型。研究了各种超级电容器充电方式,分析了超级电容器的恒压、恒流和恒功率充电方式的效率。实验研究表明三种充电方式各具优点和缺点,恒功率充电可在保证充电效率的前提下,较好地控制充电时间,较适合对超级电容器充电。     

微弱信号的调理电路设计和噪声分析

一些传感器输出电压信号范围在十几μV到几百μV,工作人员经常需要测量这种微弱并且夹杂噪声的传感器信号.针对此问题阐述了微弱信号调理电路设计,指出了电路的基本结构和各部分的元件选择,详细讨论了弱电压和弱电流信号的放大电路的基本结构,指出了运放和A/D采样器的选取标准.分析了各个部分的噪声,给出了红外传感器信号检测的实验结果.由红外传感器微弱信号检测的实验结果表明,该电路设计方案是可靠实用的,它为测量各类微弱并且夹杂噪声的传感器信号提供了新的方法和思路.     

Realistic model for the multiple‐input floating‐gate transistor

Multiple‐input floating‐gate transistor (FGMOS) circuit designers face a serious problem along the design process: the lack of a realistic simulation model. For this reason, a solution that properly predicts the initial voltage at the floating gates is presented in this paper. In order to assess the performance of the proposal, a comparison is made against a test circuit fabricated in a 0.5‐µm On‐Semiconductor CMOS process. Based on this comparison, the proposed model is shown to be a fundamental tool in the design of FGMOS circuits. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

两种新颖的准谐振型电流陡脉冲整形电路

为了减小瞬变电磁发射机电流脉冲关断延时、提高下降沿线性度、改善电流正负下降沿波形一致性，提出耗能型、馈能型两种准谐振型电流陡脉冲整形电路。推导关断延时、下降沿线性度与整形电路元件参数、供电电压、电压应力的关系，提出电路参数优化计算数学模型。通过与RCD电路的对比分析、软件仿真和实验，结果表明两种整形电路关断延时小，线性度较好，电流无过冲现象，并具有与供电电压无关的特性。其中馈能型整形电路具有上升沿提升能力，耗能型整形电路具有关断延时更小的特点，适合大电感负载情况下产生稳定的、精准的电流陡脉冲，目前耗能型整形电路已在瞬变电磁发射机中得到成功应用。     

三相接地系统短路故障限流器及其控制策略

介绍一种适用于高压电网的三相接地系统桥式固态短路故障限流器的拓扑结构，分析了在各种可能的短路故障情况下限流电路的工作机理，给出了针对各种短路情况的控制策略，并用电力电子专用仿真软件PSIM对其进行仿真验证。理论分析和仿真结果证明，该限流器具有对电力系统的正常运行无明显影响，在短路故障发生时无延时自动插入限流电抗器，断开故障电流时不会引起附加振荡和过电压，控制方法灵活，可实现无电流冲击的软自动重合闸等显著优点。