利用有效去耦上升时间选择去耦电容的方法

传统的基于频域目标阻抗的电源分配网络设计方法忽略了电源分配网络和电流激励的瞬态特性,不能准确地表征电源分配网络的高频特性．针对该问题,在输入电流激励形式为三角电流的条件下,推导出需要添加去耦网络的电流激励上升时间的临界条件以及去耦电容能有效去耦的电流激励上升时间范围．通过进一步研究去耦电容最大电压噪声与上升时间和电容参数的关系,提出利用有效去耦上升时间选择去耦电容的方法．最后利用该方法对4种典型的输入激励进行电源分配网络设计．仿真结果表明,与频域目标阻抗法相比,这种方法至少可减少31.6%的电容数量．     

高压大功率全桥零电压开关PWM变换器研究

高压大功率全桥PWM变换器整流管寄生电容与变压器漏感相互作用，会导致严重电压过冲及振荡现象，大大增加整流管电压应力及电流应力，必须采取抑制措施。现有各种吸收电路损耗大、抑制效果不理想，影响效率。采用次级有源箝位方式不仅能有效抑制电压过冲和消除振荡现象，而且箝位电路损耗小，非常适合于电压高、功率大的DC/DC变换器。变压器原边串联饱和电感，利用其特有临界饱和电流特性，能有效扩大变换器零电压开关负载范围，轻载效率提高2％。给出了变换器拓扑结构、次级箝位电路稳态分析、关键参数设计及实测波形，该拓扑已成功应用在5kW、开关频率100kHz的电流模块中。     

Boost变换器负调电压建模分析

摘要 以电容电压作为输出反馈的Boost变换器是一个非最小相位系统,非最小相位反应引起的负调严重的影响系统的暂态性能及稳态性能。研究引起负调与变换器参数之间的关系对Boost变换器优化设计是一个关键问题。本文根据Boost变换器小信号数学模型推导给出非最小相位系统的负调电压表达式,指出衡量负调电压的两个指标：负调电压大小和负调电压峰值时间。根据负调电压表达式分析了输入电压、储能电感、占空比、占空比变化量、负载、滤波电容等参数对负调电压的影响。研究结果表明：输入电压和占空比变化量仅影响负调电压大小;储能电感、占空比、负载、滤波电容不仅影响负调的大小,同时影响负调的峰值时间。研究所得结论为Boost变换器的参数优化设计以及减小负调电压提高系统暂态性能及稳态性能提供了理论依据。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

电源门控技术中的电压噪声优化方案

由于电压噪声严重威胁着芯片功能的正常运行,因此提出了一种系统层面的电路模块开启序列优化方案,以减小使用电源门控技术的电路模块在开启时产生的电压噪声。通过建立和求解混合整数线性规划问题,获得最优的多电路模块在规定完成时间内接入电网的顺序及时间间隔,从而使得引入的电压噪声能最大程度地减小。实验结果表明,电源门控技术开启方案能减小引入的电压噪声达30%以上,并且获得了开启操作的完成时间与引入的电压噪声之间的权衡关系。因此,这种开启序列优化方案能在不同的规定完成时间内,大幅度地减小电源门控技术引入的电压噪声。     

PWM/PSM双模式高压异步整流BUCK电路

为了在全负载范围内取得高转换效率,提出一种根据占空比来自动实现模式跳转的脉冲宽度调制（PWM）/跨脉冲调制（PSM）双模式的低功耗、高压直流电压转换电路.它的输入电压为3～24 V,输出电压为2.5～(VIN-0.5)V.当负载电流较大时,芯片采用开关频率为1 MHz的PWM工作模式;当负载电流减小时,采用开关频率降低的PSM模式,从而保证了在全负载电流变化范围内的高转换效率.PWM到PSM模式的跳转采用简单逻辑及最小占空比电路实现,达到了模式的自动转换.电路采用CSMC公司的0.5 μm 40 V高压混合信号模型设计并完成流片加工.测试结果表明,在5 V的输出下,当输入电压到达最大值24 V时,芯片保持了55%以上的转换效率.芯片在2种模式间可以实现平稳过渡,具有良好的负载电流调整特性.     

一种全桥 zvs 高压直流变换器及其稳态分析

针对小型化行波管高压电源应用场合,研究一种全桥ZVS（zero-voltage-switching）倍压变换器。电路采用移相控制,并利用激磁电流拓宽了滞后管ZVS的负载范围。次级采用倍压整流和容性滤波技术,实现高效率、高电压、小电流、低噪声输出,降低了电路设计和制作难度。此外,漏感和整流电容之间的谐振可以减小整流管的电流应力,降低通态损耗。在对电路的工作原理和特性进行了分析和推导后,用PSPICE软件进行了仿真验证,给出了仿真结果。     

基于三相电压型变流器的无功功率补偿控制

基于三相电压型变流器的无功功率补偿装置可以吸收或发出连续可调无功功率.分析了三相电压型变流器在由坐标系下的数学模型,应用非线性微分几何理论中的状态反馈线性化控制方法,设计了基于直流侧电压与交流侧无功功率为控制目标的解耦控制器,并整定了控制器参数.最后在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC上对所设计的控制系统的有效性进行了仿真验证.结果表明,该控制方法具有良好的快速与稳定性能,补偿点的功率因数得到了明显的改善.     

利用参考电压注入的Buck变换器电感电容估计

电路的元件参数,尤其是电感和电容值,严重影响着Buck变换器的控制性能。提出了一种参考电压脉冲注入法用于电感和电容的在线估计。为了提高Buck变换器中电感和电容值的估计精度,利用原稳态和新稳态构建满秩状态方程,在线推导算法所需寄生参数和负载电阻。研究基于电感伏秒特性和电容电荷平衡特性的精确离散时间变换器模型,为元件参数估计奠定了基础。通过给参考电压注入短脉冲信号,并使用PID控制器对电路中的电感电流和输出电压进行调节,建立了用于参数估计的瞬态和新稳态。利用瞬态中采样的电压和电感电流估计电感和电容值,避免了稳态时的收敛问题。基于提出的平均电感电流估计算法,电流采样频率降低至开关频率。最后,在Matlab/Simulink平台上进行了仿真验证,结果表明：即使在考虑实际噪声的情况下,电感和电容值的最大估计误差分别小于2%和4.2%;相较于其他参数估计算法,参考电压脉冲注入方法的引入有效提高了参数辨识的估计精度,有助于Buck变换器系统控制性能的提升。     

考虑不确定性分布式电源影响的配电网无功补偿配置方法

分布式风电、光伏电池等出力不确定性电源在配网中的推广会造成系统潮流波动,配置一定容量的无功补偿可以降低节点静态电压越限概率,减少网损,提高系统运行可靠性.以补偿电容的投资支出、系统网损、电压质量以及废气排放量等综合最优为目标函数,在约束条件中计及节点电压越限概率的上限值,建立考虑不确定性分布式电源影响的补偿电容优化配置模型,并采用遗传算法进行最优求解.算例结果表明,该无功补偿最优配置方案能提高节点电压期望水平,降低越限概率,实现经济效益、环境效益以及电压质量的综合最优,验证了所建模型的合理性和有效性.     

基于DSP控制的新型全桥ZVS PWM DC-DC变换器

针对传统全桥ZVS PWM DC-DC变换器零电压开关范围窄、占空比丢失严重,转换效率较低等缺点,提出了一种新型的全桥ZVS PWM DC-DC变换器.在一次侧串入耦合电感和隔直电容,使变换器实现了较宽的输入电压和较大的带负载能力.分析了这种变换器的工作原理、零电压开关的实现,推导了耦合电感的选择依据.并且采用TMS320F240 DSP作为控制芯片,设计了变换器数字控制系统.通过一台功率为48 W,工作频率为100 kHz的样机验证了这种基于数字控制的新型PWM DC-DC变换器相关理论的正确性.     

一种直流电压互感器的低压现场校验方法

为了解决直流电压互感器现场校验率低的问题,提出了一种基于低压等效法的直流电压互感器现场校验方法,采用直流分压器与二次测量系统分立校验的方法替代现有的整体误差校验方法.利用该校验方法对某±1 100 kV换流站直流电压互感器进行误差校验试验.结果表明,该校验方法测量的误差与现有的整体误差校验方法测量的误差偏差小于0.05%,且该方法能够实现直流电压互感器的现场校验,从而可以有效缩减现场校验时间、减少工作量和降低现场校验安全隐患.     

市场环境下计及用户对电压质量需求差异的无功优化

针对电力市场环境,定义了电压幅值越限对相关用户的损失函数,用以描述当电压幅值超出允许范围时对用户造成的损失.首先构造了能够计及不同用户对电压质量有不同要求的系统无功优化模型,其目标函数中包括系统有功网损成本、无功容量购买成本和电压幅值越限对相关用户的损失成本.之后,在满足与无功相关服务收支平衡的前提下,将求解系统无功优...     

基于戴维南等值参数的电压失稳概率解析

电压失稳概率受确定因素和不确定因素2方面的影响,针对这一问题,提出基于戴维南等值参数的电力系统电压失稳概率计算方法.选定负荷阻抗模与戴维南阻抗模的比值作为失稳判定指标,在不考虑不确定事故因素的影响下,推导出基于戴维南等值参数的电压失稳概率分布函数的解析表达式.考虑到不确定性事故的影响,最终得到系统电压失稳概率的计算方法.IEEE RTS’79算例上的仿真计算验证了该方法的可行性与有效性,同时表明该方法能够客观地反映系统发生电压失稳的可能性.     

梯度电容调控的无功功率补偿控制器设计

提出了一种梯度电容调控的无功功率补偿控制器设计方法。采用不等容分组方法,提高投切电容的容量精确性,降低调控时间。利用ATmega2560芯片,实现对系统功率因数和电流电压的测量、投切电容的控制等功能。设计了系统的硬件电路,并通过软件进行模拟仿真。仿真结果表明,在负荷变化和有谐波影响的情况下,采用梯度电容调控的无功功率补偿控制器可以迅速将功率因数补偿至0.98以上。     

A positive Buck-Boost voltage balancer for DC distribution system

This paper analyzes the load unbalance problem and voltage fluctuation problem in a 3-wire DC distribution system.It also analyzes a solution to these problems;a positive Buck-Boost voltage balancer is proposed and explored in order to fulfill the requirements of high quality power supply for the loads on its load side.Compared with the conventional balancer,a positive Buck-Boost converter is added to solve the voltage fluctuation problem,and the theories and methods of the voltage balancer are extended to analyze the working principle,derive the design equations,explore the stability,and calculate the efficiency.Both simulations and small power experiments are carried out to verify the validity of the working principle,the topology,and the control strategy.     

实时波前处理机中的同步开关噪声抑制

为解决自适应光学实时波前处理机中同步开关噪声问题,本文针对波前处理机电路特点,结合三维全波及电路仿真,对板上电源同步开关噪声来源进行了分析,并研究了去耦电容、分割电源平面及蘑菇型电磁带隙结构对噪声的综合抑制作用．研究结果表明,通过良好的器件布局、合理地进行电源平面分割及在关键器件周围加入去耦电容可降低平面间噪声,蘑菇型电磁带隙结构带宽高截止频率低的特性,具有良好的同步开关噪声抑制作用．针对实时波前处理机进行了仿真,采用系统级和板级噪声抑制措施后,在0～4GHz频带内噪声隔离度达到-52dB,满足处理机的电源完整性要求．     

一种高效DC-AC功率转换系统设计与仿真

为了减少DC-AC转换系统中转化器和逆变器开关损耗,设计了一种高效的、由双端降压转换器以及H桥逆变器组成的DC-AC功率转换系统.分别设计了降压转换器控制器以及逆变器控制器来控制双端降压转换器和H桥逆变器,通过双向降压转换器产生逆变器的混合输入电压,并在H桥逆变器添加简单的LC滤波电路,使得逆变器输出电压谐波失真被限制在0.2%以内,满足IEEE 519标准.结果表明,所提出的两级PEI的总开关损耗不足一级PEI的一半.此外,在负载阻抗和输出功率发生变化的情况下,也可以保证稳定的电压与电流控制性能.     

三相单级全桥PFC电压尖峰机理分析与抑制

介绍了一种基于全桥结构的三相单级功率因数校正(PFC)变换器,该变换器工作于电感电流断续模式(DCM),电感电流即输入电流的峰值自动跟踪输入电压,可实现功率因数校正.建立了桥臂开关对臂导通时变换器的简化模型,并分析了该阶段变压器原边电压尖峰的产生机理.分析结果表明,由于变压器漏感的存在,变压器原边于桥臂开关对臂导通期间将产生很大的电压尖峰,该电压尖峰大小由变压器原边的漏感、电流与并联电容三个参数决定.最后,结合电路的工作原理,提出了一种变压器原边无源缓冲电路来抑制该电压尖峰.实验结果表明,变压器原边的电压尖峰得到了有效抑制.     

基于改进禁忌搜索算法的配电网无功补偿优化规划

针对现阶段中国配电网无功补偿问题,提出了一种改进邻域搜索范围的禁忌搜索算法来确定并联电容器的安装位置和补偿容量,以此提高电压质量和降低系统有功损耗.采用电压合格目标函数搜索满足电压约束条件的初始解,使之在电压可行范围内寻优,然后以减少的有功网损最大为目标函数,从而得到全局最优解,并以未来24 h负荷预测曲线为背景确定了电容器的投切时刻.算例表明,提出的改进算法是可行和有效的.     

A global harmony search algorithm for finding optimal capacitor location and size in distribution networks

Shunt capacitors are broadly applied in distribution systems to scale down power losses, improve voltage profile and boost system capacity. The amount of capacitors added and location of deployment in the system highly determine the advantage of compensation. A novel global harmony search(GHS) algorithm in parallel with the backward/ forward sweep power flow technique and radial harmonic power flow was used to investigate the optimal placement and sizing of capacitors in radial distribution networks for minimizing power loss and total cost by taking account load unbalancing, mutual coupling and harmonics. The optimal capacitor placement outcomes show that the GHS algorithm can reduce total power losses up to 60 k W and leads to more than 18% of cost saving. The results also demonstrate that the GHS algorithm is more effective in minimization of power loss and total costs compared with genetic algorithm(GA), particle swarm optimization(PSO) and harmony search(HS) algorithm. Moreover, the proposed algorithm converges within 800 iterations and is faster in terms of computational time and gives better performance in finding optimal capacitor location and size compared with other optimization techniques.