小功率直流电源的分析与设计

随着电子技术的发展,电容降压式的小功率直流电源在实际生产和生活中得到了广泛的应用。在对电容降压式电源电路进行详细分析的基础上,通过仿真结果与实际测试的对比,提出了电路参数的计算公式。将此结果应用于小功率电容降压式直流电源的设计中,为此类电源设计提供了理论依据和指导。     

基于MSP430的超低功耗温度监测站

针对目前市场上温度监测设备的功耗问题,本文设计了一种基于MSP430的超低功耗温度监测站,将0.01F超级电容用2mA电流恒流充电至4.2V,使用TI的低功耗电源芯片TPS62740(降压)和TPS610980(升压)构成Buck和Boost两种斩波电路进行供电。使用模拟开关TS5A3159进行切换,当电容电压大于2.4V时使用降压通道,小于2.4V时使用升压通道。同时,采用IIC总线读取TMP112采集的温度数据,转换为二进制代码表示十进制数(binary-coded decimal,BCD)后通过SPI总线发送,实现超级电容+光伏电池供电条件下的长期温度监测。系统会定期通过高精度晶振对系统时钟进行校准,在几乎不增加功耗的情况下保证时标精度。实验结果表明,当系统正常运行时,静态电流约为0.7μA,正常情况下可以达到7~8h的运行时间。本设计具有测量精度高、便于安装、操作简单、超低功耗等特点,适合现场无电源情况下使用。     

基于模糊控制的负载隔离式混合电源性能研究

针对传统电池在经济和动力方面存在的不足,本文结合磷酸铁锂电池的高能量密度优势和超级电容削峰填谷的优势及再生制动能量高效回收的特性,提出了一种新的解决方案。实验车辆在实验循环工况NEDC下,根据整车参数和设计指标,对电源系统功率和能量进行了匹配。同时,根据工况的不同,设计功率分配策略,并利用Advisor软件与Matlab/Simulink软件对该电源系统进行联合仿真。仿真结果表明,混合电源系统的锂电池较单一电源系统中锂电池SOC的变化幅度更小,说明超级电容削峰填谷的作用得到了充分发挥;磷酸铁锂电池在工作时放电电流很大,当在电源系统中加入超级电容后,锂电池工作电流显著降低,而且锂电池的电流曲线变化平滑,没有出现骤升骤降的现象,说明该电源系统较传统电源系统具有更好的动力性、更大的功率和更长的使用寿命,从而提高整车性能。该研究为电动汽车电源系统的发展奠定了基础。     

一种升/降压斩波器与可逆PWM调速相兼容的实验电路设计

本文分析了升/降压斩波电路、可逆PWM调速电路的工作原理,给出了一种升/降压斩波与可逆PWM调速相兼容的实验电路,并介绍了其实验内容、要求、实验特性和实验操作方法。     

基于混合储能的可调度型分布式电源控制策略

针对由蓄电池/超级电容器混合储能系统和可再生能源发电单元组成的共直流母线结构的可调度型分布式电源,制定了综合考虑各储能元件SOC状态和蓄电池使用寿命的分布式电源控制策略。当储能元件的SOC状态未越限时,可再生能源发电系统采用MPPT控制,采用带滤波补偿系数的低通滤波法得到蓄电池的参考功率,超级电容采用定电压控制;当储能元件的SOC状态越限时,采用基于不同直流母线电压运行区间的多模式切换控制,保证直流母线电压的稳定;为了避免系统控制模式之间频繁切换带来的暂态冲击,采用超级电容端电压预控制,防止超级电容端电压越限。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真算例验证了控制策略的合理与有效性。     

光伏超级电容储能系统充放电的哈密顿控制

为实现光伏超级电容储能系统的恒压充电和为负载恒压供电的控制目标,采用端口受控哈密顿(port controlled hamiltonian,PCH)控制方法,对超级电容充、放电过程进行控制。根据能量成形、互联配置及阻尼注入的原理,分别建立了超级电容充、放电电路的PCH模型,给出了超级电容充、放电时系统期望的能量函数、互联矩阵及阻尼矩阵,确立了系统的平衡点,求取了系统的控制器,并通过Simulink对超级电容充放电过程进行仿真实验。仿真结果表明,本文采用的PCH控制方法既实现了对超级电容的恒压充电,又实现了超级电容对负载的恒压放电,而且超级电容恒压放电系统有较强的抗负载扰动能力。该研究为超级电容的充放电控制提供了新思路和新方法。     

基于ADVISOR的纯电动汽车复合电源建模与仿真

在分析复合电源结构的基础上,建立复合电源DC/DC仿真子模块,制定基于功率需求分配的模糊控制策略,建立模糊控制复合电源仿真模型,并在汽车仿真软件ADVISOR平台上对其进行二次开发,搭建模糊控制复合电源系统的纯电动汽车仿真模型。以UDDS工况为例进行仿真分析,结果表明,该模糊控制复合电源系统能合理分配蓄电池和超级电容的功率输出,超级电容能在汽车加速时提供瞬时峰值功率,延长了蓄电池的使用寿命,提高了车载电源的整体性能。     

超级电容储能式智能车节能设计与方案优化

为了提高智能车电能利用率、结构紧凑性和运行稳定性,设计了一款电磁节能智能车。采用理论计算与实验相结合的方法,以S9KEAZ128AMLK(KEA128)为核心电路,以超级电容为主电源,使用电感线圈识别路径信号,结合PD控制算法,使智能车达到了节能、适应性强且运动快的设计目的。     

无线充电运输平台节能技术研究

以自行设计车模结构、无线充电智能寻迹的节能智能车为对象,通过快速成型技术打印车模结构、设计无线充电接收电路以及电磁运算放大电路等硬件电路的方法,基于S9KEAZ128ZAMLK系统,设计以超级电容为电源的智能寻迹小车。该小车能够实现无线充电自启动、自动寻迹、自动避障、自动停车的功能。     

无线传感器网络的光伏供电系统设计

为了充分利用光伏发电和混合储能技术来解决无线传感器网络系统的供电电源问题,设计了以超级电容器和锂电池为混合储能装置的独立光伏供电系统。首先根据负载情况选择相应规格的超级电容器、锂电池组和光伏电池,同时采用双向DC-DC变换电路作为系统充放电主电路,并对充放电过程采用电压和电流双闭环控制。最后,利用MATLAB/Simulink对所设计的供电系统进行仿真建模与分析,仿真结果表明基于超级电容器和锂电池混合储能的光伏供电系统不仅能为无线传感器网络系统提供稳定的电源,还能有效地保护锂电池、延长其使用寿命。     

基于飞渡电容的超级电容组动态均衡控制算法

超级电容器具有充电速度快、比功率高、循环寿命长、低温特性好等优点,其缺点是能量密度比化学电池低.这种特点使得超级电容器用于城市短距离公交车比较适合.但是由于单体之间的差异,在经过多个循环的深度充/放电后,单体电容之间的电压差将会加大,这将加速性能较弱的单体电容器的老化.为了保护超级电容器,提高其有限容量的利用率,研究了基于飞渡电容的超级电容组动态均衡算法.首次将飞渡电容式动态均衡管理系统用于超级电容公交车,该系统可以工作于动态和静态两种模式下,给出了电容组处于充、放电和静置三种状态下的均衡控制算法及其实验结果.实际运行结果表明,系统的均衡精度满足超级电容组运行要求.     

三相光伏发电系统在小型低压配网中的应用研究

研究了光伏电池的数学模型,采用扰动观察法实现在光照变化时的最大功率跟踪.将多组光伏电池串并联,通过boost升压电路连到三相逆变器的直流侧,逆变器的交流侧通过LC滤波器直接连到电网.三相逆变器采用PQ解耦的控制策略,在Matlab/Simulink中建立其详细模型.研究三相光伏发电系统在0.4kV小型低压配网中的应用,分析了低压配网在并网和孤岛运行时的功率电压特性,验证了这种应用的可行性.     

Electrochemical performance of nickel oxide／KOH／active carbon super-capacitor

The fabrication and characterization of new type Nickel oxide/KOH/Active carbon super-capacitor have been described. Porous nickel oxide was prepared by hydrolysis of nickel acetate and heated in air at 300℃. The resulting nickel oxide behaved as an electrochemical capacitor electrode with a specific capacitance (50-70 F/g) superior to most active carbon electrodes. This kind of nickel oxide maintained high utilization at high rate of discharge (i.e., high power density) and had excellent cycle life more than 1 000 times,while the capacitance of the cell composed of two identical nickel oxide electrodes was poor at high discharge current density and the maximum operational voltage of this type capacitor was limited to 0.5 V. A new type super-capacitor was designed in which the nickel oxide and the active carbon were applied to the positive and negative electrodes respectively. The breakdown voltage of this type super-capacitor was improved effectively to 0.8 V and excellent characteristic of high power discharge was attained in this way. The Nickel oxide/KOH/Active carbon super-capacitor has promising potentials in portable telecommunications, uninterruptable power supplies and battery load leveling applications.     

G比特级通用可逆计数器的CMOS电路设计

在数字锁相环中,可逆计数器是组成数字滤波器的关键电路,本文讨论了通用可逆计数器的工作原理,推导出了电路的逻辑表达式,并设计了五位且可扩展的可逆计数器的电路原理图。采用仿真器NC-Verilog进行了功能验证,同时采用CMOS电路实现了整体功能,最后利用Cadence的Spectre给出了该电路在0.18um CMOS工艺下的晶体管级仿真结果,电路最高工作频率可以达到1.25GHz;而利用Synopsys的Design Compiler对规范书写的Verilog模块在相同工艺下进行逻辑综合得到的电路最高频率只能达到800MHz。     

超级电容串联均压研究

超级电容器因其具有比功率高、充电速度快以及循环使用寿命长等特点,成为近年来重要的储能设备之一。超级电容器串联使用时,单体状态的一致性问题是制约其使用寿命和故障率高的主要因素。对超级电容组进行均衡管理具有十分重要的意义,本文针对超级电容器在串联应用中存在的问题,介绍了几种均压控制的方法,实现了串联超级电容器组的电压均衡,使超级电容器组延长有效使用寿命,提高超级电容器的工作可靠性。     

基于单片机的步进电机控制系统的研制

以AT89S51单片机为核心构成步进电机的控制系统。设计了步进电机驱动电路、键盘设定与显示电路,并进行了系统软件设计。重点阐述了脉冲产生电路以及对速度的控制。该系统成本低、控制方便、控制精度高。     

300TYYJ-四柱式液压机油路控制系统的改进设计

对300TYYJ－四柱式液压机生产电缆母线槽的油路控制系统进行了分析与研究，并对油路控制系统进行了改进设计，解决了液压机高压保压时的压力下降问题，克服了活动平台停止后，向上移动引起的压力波动冲击问题，为今后该类油路系统的设计与改进提供了理论依据和技术上的支持。     

燃料电池用新型高升压比DC/DC变换器

由于燃料电池发电系统的输出特性偏软,大功率DC/DC变换器是其必不可少的零部件之一。提出了一种新型高升压比的升降压DC/DC变换器,它由buck电路和一种多级自主升压boost电路组成。该变换器可在宽范围输入的条件下达到稳压输出,实现低占空比升压,降低了开关管的导通损耗,可有效提高效率。新型电路实际应用于自主研发的大功率单向DC/DC变换器中,取得了良好的效果。     

数字式稳压电源的MULTISIM仿真与实现

本文提出了一种数字步进式稳压电源的制作,介绍了其硬件设计及仿真和调试过程。该电源以数字电路为核心,将计数器输出的电压控制码通入数模转换芯片,使之输出相应的模拟电压。利用运放电路对输出电压进行校正,使输出电压符合精度要求。该电源可在0—9．9V之间以0．1V步进可调。     

串联IGBT高压变频器研究

给出了高压变频器的主电路，用两个IGBT串联来达到3.15kV的逆变。变频器一共使用了36只4.5kV的IGBT，可做成输出电压3.15kV的变频器。分别论述了整流电路、逆变电路和三电平控制原理。阐述了串联IGBT同步导通、回步关断的必要性和实现方法。对IGBT损耗使本身温度升高的问题，给出了有效的解决办法。本变频器实现了大功率、高电压的输出，输出谐波小，在接负载时，无需滤波电路。