自主移动机器人的非接触充电模式

自主移动机器人在无人值守的情况下采用非接触供电方式获取电能是合适的。提出了采用最大电流作为判断非接触供电系统是否处于谐振状态的依据。采用固定激励电源频率与动态调节电路无功器件参数相结合的方法进行自适应调谐。激励电源保持较高的固定工作频率,根据最大电流原则,系统自动调节原边和副边电路的补偿电容值,使系统重新回归谐振状态。另外,机器人在充电时,需要较高的定位精度,利用辅助传感器可以减小定位误差,提高供电效率。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统的无模型自适应控制研究

为解决磁耦合谐振式无线电能传输（magnetically coupled resonant wireless power transfer, MCR-WPT）系统因频率失谐而使得传输效率降低的问题,提出一种无模型自适应频率跟踪方法。该方法以发射端电流和电压间的相位差值为控制器输入,以控制器输出来调控发射端的交流电源频率;控制器设计不依赖于系统的精确数学模型,而且可通过伪雅可比矩阵的自适应估计律来提高应对发射端频率失谐的控制自适应性。MCRWPT系统的控制仿真结果表明,相比传统的PI控制,该方法不仅在较长的无线传输距离情况下能实现维持系统发射端的谐振工作状态,而且具有更好的谐振频率跟踪性能,对保持较高的系统无线电能传输效率具有明显优势。     

基于谐振推挽电路的X射线管灯丝电源设计

根据X射线管的结构和工作原理,提出高压供电采用正负电源供电的X射线管的灯丝电源主电路宜采用谐振形式.分析推挽谐振式电路的工作原理与控制方式,采用脉宽调制集成电路SG3526的频率调制方式实现对灯丝电流的控制,并给出控制电路原理图.实验波形验证了原理的正确性和方案的可行性.     

超声加工的非接触能量传输仿真与实验

为解决超声加工中传统的接触式能量传输方式存在电刷磨损快且主轴不能高速旋转的问题,根据电磁感应原理,建立了非接触能量传输系统的互感理论模型,基于Maxwell平台构建了系统的仿真计算模型,通过旋转电磁耦合实验机构对仿真模型进行验证,获得了旋转转速、级间磁隙、超声频率以及谐振匹配参数对系统能量传递效率的影响规律.仿真与实验结果表明:超声系统实现高速旋转时,非接触能量传输装置的输入和输出功率能量传递效率可达80%,初、次级线圈绕组电流密度和磁芯磁通密度随旋转转速的增加并无显著变化,传递效率的下降与磁隙近似成线性关系,传递效率随着频率呈现先升后降,对输入信号的频率具有选频作用.应用规律可为电磁感应式超声主轴进行优化设计.     

采用恒频参量激励的微机械陀螺驱动控制方案

提出一种基于恒定谐振频率和参量激励的微机械(MEMS)陀螺驱动控制方案. 该方案利用三角形栅极电容实现,使得陀螺驱动谐振频率和品质因子在环境波动下保持恒定,改善陀螺的温度敏感性. 介绍基于三角形栅极电容的频率调谐和参量激励理论,提出并实现新型恒定谐振频率和参量激励驱动方案. 仿真结果表明,对陀螺驱动模态的实时调谐使得谐振频率恒定;参量激励实现了对驱动模态的稳幅控制. 实验结果表明,该方案测得的陀螺的Allan方差偏置不稳定性为1.69°/h,优于传统方案;降温过程中零偏温漂相比传统方案减小了50%.     

基于谐振电容阵列的CPT系统输出控制方法

针对非接触电能传输(CPT)系统的输出稳压控制,提出一种基于谐振电容阵列切换的输出控制方法。设计了谐振电容阵列的拓扑结构并给出其等效容值的计算方法。分析了CPT系统输出电压与拾取端谐振电容值的函数关系,并提出一种基于软开关模式的分段控制算法。该算法不借助辅助调压环节,直接实现对输出电压的控制,可满足较大范围的控制需求,并有助于实现多路输出的独立控制。实验结果验证了该控制算法的有效性。     

一种用于纤维材料超声波切割的电源

研制出一种用于纤维材料超声波切割的超声波电源,其工作频率为20 kHz±500Hz.介绍了该电源的主回路、谐振频率自动跟踪系统和功率控制系统,最后给出了谐振频率自动跟踪系统和功率控制系统的实验结果.结果表明,该电源可实现谐振频率自动跟踪和功率控制.     

一种数字频率特性测试仪的设计

设计了一种基于正交调制原理的数字频率特性测试仪,系统用稳态响应法测量电路的频率特性.单片机作为主控芯片,完成系统的总体控制及数字信号处理;使用集成的直接数字频率合成芯片输出全频率范围内的正弦波.系统对待测电路的输入信号及其输出响应采样,经数字信号处理后,获得电路的幅频特性和相频特性.设计的测试仪测某RLC网络,中心频率的相对误差小于0.2%,有载品质因数相对误差小于1.25%,最大电压增益大于-1 d B.频率特性测试仪输入输出阻抗均为50Ω,幅频误差绝对值小于0.5 d B,相频误差绝对值小于3°,测试仪能满足微机械谐振传感器特征参数测试需求.     

磁谐振式无线电能传输频率特性数值研究

针对磁耦合共振式非接触电力传输的共振特性,采用电磁仿真软件,在10-25 MHz 频段计算垂直螺旋线圈的散射参数,得到无线电力传输系统模型和单个线圈的谐振频率,发现谐振频率出现明显的偏移。根据无线电力传输的近场区特性,垂直的螺旋线圈可看作偶极子天线。运用偶极子对相互作用理论,定性分析了耦合线圈之间的相互作用对谐振频率的影响,对磁耦合共振技术的谐振频率分析具有一定的理论指导意义。     

MCS-51单片机在晶闸管三相交流调压电源上的应用

本文介绍了应用 MCS-51单片微机控制的晶闸管高频设备调压系统.给出了系统的结构与软件流程.总结了如何减小系统对供电电网的谐波污染及提高系统的可靠性等.该系统的研制为高频及中频等需要调压的电源设备的技术改造提供了有益的经验.     

双LCL补偿ICPT系统恒频恒流稳压特性研究

针对感应耦合电能传输（ICPT）系统中负载动态变化及切换易造成ICPT系统频率失谐和负载输出电压变化问题,基于双LCL谐振变换器,提出一种在负载动态变化时ICPT系统实现原边线圈电流恒定、负载端稳压输出并保证工作频率稳定性的设计方法。本文首先分析了副边LCL补偿ICPT系统的恒压特性,结合ICPT系统拾取端反射阻抗呈阻容性且容性部分与负载变化无关这一特点,提出两种原边补偿电路设计方法,同时在此基础上分析了原边LCL补偿ICPT系统实现原边线圈的恒流工作特性条件;接着给出了双LCL补偿ICPT系统同时实现原边线圈电流恒定、负载端电压稳定、工作频率稳定的总体条件;然后,基于以上分析方法,分析了主要参数对系统输出性能的影响;最后,搭建仿真和实验平台,对理论分析进行了仿真和实验验证,仿真和实验结果验证了理论分析方法的可行性。     

电梯轿厢无接触式电能传输装置的研制

研制的电梯轿厢无接触式电能传输装置采用磁耦合原理实现电能的无接触传输,可避免传统供电方式中轿厢的随行电缆疲劳破损的弊病。按楼层电站式的无接触取电方案,确保了无接触能源传输系统的绿色和环保,可避免高频导轨磁场裸露所引起的污染和隐患。静止式盘型可分离变压器的原、副边线圈串联了谐振电容以消除其漏感,使得在谐振频率点附近保持了较高的电压增益和功率传输能力。馈电部件和受电部件中均引入了闭环控制策略,使部件工作在最佳状态。在装置的传输功率超过300W、无接触距离10～15mm的情况下,其传输效率达到了84%。     

单片集成谐振式升压转换器设计

为了解决高频谐振功率转换器功率密度较低的问题,提出基于绝缘体上硅（SOI）工艺平台和氮化镓（GaN）功率晶体管的三维集成的单开关全谐振升压转换器,开关频率为500 MHz. 转换器主体采用传统Class-E放大器的衍生电路结构?并联式Class-E拓扑,栅极驱动器采用单管谐振式驱动拓扑. 转换器中的谐振电感元件采用SOI工艺中提供的平面螺旋电感实现,谐振电容元件采用GaN功率晶体管的米勒寄生电容实现,硅基芯片与GaN芯片通过三维倒装技术连接. 围绕电路参数设计、谐振元件的实现和版图结构设计进行详细分析. 实验结果显示,当输入电压为12 V时,片上转换器的最高功率密度为1.481 W/mm²,满载效率为60%,最高效率为89%. 本设计为实现高功率密度、高集成度的功率转换器提供了新思路.     

一种快速起振中频电源的研究

中频电源是感应加热领域常用的一种设备。传统的中频电源采用扫频方式起振,其一次起振成功率不高,特别当负载变化时容易引起停振现象。针对这些问题,本文提出了一种半桥串联谐振快速起振中频电源电路。电路自动捕捉负载谐振频率,使系统自动进入谐振工作状态。通过对半桥串联谐振逆变器电路的分析、计算,再通过工作电路的实际测试,表明该设计可以满足快速稳定起振要求,且当负载变化时也能稳定工作。     

脉冲频率调制LLC串联谐振X光机电源

为了满足X光机电源输出电压调节范围宽的要求,提出了一种全桥LLC串联谐振高频高压电源,并利用仿真软件设计其控制电路,使设计方法更加简单.主电路采用全桥LLC串联谐振、高压变压器、单相双向对称倍压整流电路,从理论上分析系统的工作原理,并建立了LLC谐振变换器的基波等效模型,对主电路的参数进行了设计;在控制电路设计中,借助仿真软件得到补偿前系统近似的开环传递函数,再进行控制器的设计.仿真结果表明,输出电压可以在40~120 kV范围内连续可调,输出电压上升时间短、纹波小,在输出电压跳变过程中,动态调节时间很短,证明了所提出的拓扑和控制电路设计方法的正确性和可靠性.     

设计磁耦合并联谐振变换器的新方法

对磁耦合并联谐振变换器进行状态空间分析,可导出电路的时域稳志解,并以此作力设计曲线的依据,提出一种简便、优化的设计方案。电路分析中,考虑了磁耦合器件寄生参数的影响,使设计方案更为充分有效。     

电磁超声用大功率高频激励源研制

为了提高电磁超声换能器的换能效率,采用大功率高频激励源是一种有效的解决方法.针对提出的一种DE类射频功率变换器技术,建立了DE类射频功率放大器拓扑结构及其电路参数的设计方法.通过对DE类功率放大器电路仿真分析,利用TMS320F2812型数字信号处理器( digital-signal-processing,DSP)作为主控芯片,结合外围温度传感器、电流传感器、电压传感器实现了大功率高频激励源的驱动控制.通过选取UCC27531作为金属氧化物半导体盗效应管( metal-oxide-semicondutor-field-effect-transistor,MOSFET)驱动芯片,并以IRFP460作为开关器件构建变换器主电路,实现了功率MOSFET的高速驱动.实验结果表明：基于DE类谐振变换器设计的激励源,工作状态稳定,性能指标达到最大输出功率1.1 kW、负载电压峰峰值约270 V、负载电流峰峰值约26 A、最高输出频率1 MHz,能够满足电磁超声换能器的工作要求.     

多媒体无线设备感应充电装置设计

感应充电电源是通过电磁波进行电能传输的装置,其包括高频激发和接收两个部分．文中以推挽式电路结构为原型,设计了感应充电装置,并利用耦合感应器的漏感与串联补偿电容实现串联谐振．控制电路中采用了脉宽调制芯片与单片机技术,完成了感应充电谐振点频率的跟踪与输出功率的稳定控制．这样克服了松耦合变压器的漏感大,耦合系数随着耦合的松紧而实时改变,电磁干扰大,变换器效率低等缺点．经实验验证,在24V交流电源供电下,初级次级线圈耦合的距离从2mm至100mm都能完成充电控制,结果表明该装置及其控制方法具有好的推广价值．     

基于低Q值中频电源续流二极管的研究

针对中频电源续流二极管存在的问题,本文基于低Q值串联谐振中频电源的基本原理,研究了反并联续流二极管对电路的影响,并对低Q值中频电源去除续流二极管的可行性进行了理论分析,在低Q值串联谐振中频电源电路中,只要选择耐压合适的晶闸管,就可以去除续流二极管,不但避免小环流对电路造成的影响,而且也可改善电路性能;同时,对去除续流二极管可行性进行了实验验证.实验结果表明,续流二极管的引入,造成了小环流延缓晶闸管的关断,晶闸管开通时产生尖峰过电流,晶闸管关断时产生尖峰过电压,并且在低Q值中频电源中可以通过去除续流二极管优化电路.该研究电路结构简单,性能可靠,效率高,具有很大的经济价值.     

电磁超声相控阵激励源高频隔离驱动电路

为了进一步提高电磁超声相控阵激励源的工作效率,基于半桥拓扑放大结构提出了一种电磁超声相控阵激励源高频隔离驱动电路的设计方法.根据金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)的简化模型,分析了MOSFET在开通和关断过程中的开关损耗,从而给出了高频隔离驱动电路所必须满足的条件.通过采用光纤器件隔离脉冲信号和DC-DC隔离电源对参考电位进行转换,有效解决了驱动电路的高频"浮栅"问题,并利用RC微分电路和施密特反相器设计了驱动信号死区时间可调电路.实验结果表明:设计的驱动电路能够输出频率为1.1 MHz、死区时间为0.32μs、驱动电压为18.8 V、占空比为26%的互补驱动信号,并且在驱动MOSFET栅极的实际应用中,有效降低了功率开关管的功率损耗.