A novel control scheme for the multilevel rectifier/inverter

A novel three-level pulsewidth modulation (PWM) rectifier/inverter is proposed: this single-phase three-level rectifier with power factor correction and current harmonic reduction is proposed to improve power quality. A three-phase three-level neutral point clamped (NPC) inverter is adopted to reduce the harmonic content of the inverter output voltages and currents. In the adopted rectifier, a switching mode rectifier with two AC power switches is adopted to draw a sinusoidal line current in phase with mains voltage. The switching functions of the power switches are based on a look-up table. To achieve a balanced DC-link capacitor voltage, a capacitor voltage compensator is employed. In the NPC inverter, the three-level PWM techniques based on the sine-triangle PWM and space vector modulation are used to reduce the voltage harmonics and to drive an induction motor. The advantages of the adopted th-ree-level rectifier/inverter are (1) the blocking voltage of power devices (T1, T2, S_a1-S_c4) is clamped to half of the DC-link voltage, (2) low conduction loss with low conduction resistance due to low voltage stress, (3) low electromagnetic interference, and (4) low voltage harmonics in the inverter output. Based on the proposed control strategy, the rectifier can draw a high power factor line current and achieve two balance capacitor voltages. The current harmonics generated from the adopted rectifier can meet the international requirements. Finally, the proposed control algorithm is illustrated through experimental results based on the laboratory prototype.     

双共焦波导回旋行波管高频结构的电磁特性研究

研究了双共焦波导回旋行波管高频结构的电磁特性。根据惠根斯原理的光衍射理论,分析得出双共焦波导中的两类本征模式（叠加模和环形模）对应的截止频率和场分布情况。理论分析结果与商用仿真软件CST的仿真结果一致。其中用作回旋行波管工作模式的“反相叠加TE₀₆模”的损耗明显小于其他模式,这种不同模式损耗不同的特性将有效抑制竞争模式带来的寄生振荡。双共焦波导的模式密度略大于传统单共焦波导的模式密度,但是明显小于圆波导的模式密度,因此双共焦波导适合用作回旋行波管的高频结构。     

Ku波段螺旋波纹波导回旋行波管色散特性研究

为抑制回旋行波管的自激振荡和增加回旋行波管带宽,俄罗斯G.Denisov等人提出一种新型回旋行波管结构——螺旋波纹波导回旋行波管。通过螺旋波纹波导的特殊结构使通过波导的两种模式发生耦合,耦合出一种新的工作模式,从而改变色散特性,达到抑制自激振荡和增加带宽的目的。通过螺旋波纹波导的色散方程,分析其色散曲线,从而分析螺旋波纹波导作为回旋行波管高频系统的优势。     

周期损耗介质加载波导与均匀圆波导间的模式映射

损耗介质环与金属环间隔加载的周期损耗介质波导能够有效地控制各种模式的衰减特性,这对于抑制毫米波回旋行波管放大器的绝对不稳定性和提高其性能具有重要作用.针对应用于Ka波段、TE01模的回旋行波管放大器的周期损耗介质加载圆波导,系统地分析了该周期系统与均匀系统间的模式映射关系.研究表明,当介质层厚度一定时,均匀介质加载波导中的高阶模式可以映射为光滑波导中的低阶模式,且相互映射的模式在中空区域的场型一致.周期系统中的模式表现出复合模式的分布.在一个周期中,介质段和金属段的模式分别映射为均匀介质波导和金属波导中的模式.明确周期介质加载波导系统与均匀波导系统间的模式映射关系是分析发生在这种复杂的互作用回路中的回旋电子脉塞注波互作用的前提,对简化其物理模型具有指导作用.     

回旋行波管分布式介质加载高频结构研究

利用线性理论对Ka波段工作模式为TE01模的回旋行波管进行了稳定性分析,计算了介质加载条件下工作和寄生模式的传播损耗,以及不同传播损耗下工作模式的起振电流;对不同介质加载条件和工作电流,给出了3个主要寄生模式的起振长度;确定了介质加载厚度以及相对介电常数等参数。计算结果表明,在优化得到的介质加载条件下,寄生模式在其各自振荡频点的单位长度传播损耗大于抑制各寄生模式返波振荡所需最低损耗值要求;工作模式起振电流大于设计所需工作电流;寄生模式的起振长度大于设计的介质加载段和未加载段长度;设计的介质加载参数能够满足抑制工作和寄生模式自激振荡的要求。利用优化设计的高频结构及介质加载参数,进行了整管热测实验,得到了输出功率160kW,饱和增益40dB,效率22.8%以及3dB带宽5%的回旋行波管。     

高功率毫米波回旋行波管宽带输出窗设计

首先利用场匹配理论建立传输级联矩阵对回旋行波管输出窗进行解析分析。在理论分析的基础上,通过数值计算得到回旋行波管宽带蓝宝石输出窗的初步结构和尺寸,然后利用三维高频分析软件HFSS进行仿真验证。通过大量计算与仿真,为Ka波段TE01模回旋行波管设计出驻波比小于1.2的输出带宽约为6GHz,相对带宽大于17%的高性能3层窗片结构蓝宝石输出窗。通过冷测实验研究表明仿真计算结果与冷测结果基本一致。     

螺旋波纹波导在高功率微波领域中的应用研究

螺旋波纹波导是一种具有特殊结构的高功率微波源波导结构,螺旋波纹波导的特殊结构使得TE11和TE21两模式在角向耦合,耦合出的新工作模式具有良好的色散特性和模式选择特性,因此该波导具有广泛的应用价值。简要地介绍了螺旋波纹波导的结构原理,概述了该波导在高功率微波领域的工作原理。通过分析和模拟计算表明,螺旋波纹波导在高功率微波源中极具发展潜力,值得进一步研究。     

W波段回旋行波管仿真设计与热测实验

通过软件仿真方法分析和设计了W波段回旋行波管的输入输出耦合器、磁控注入式电子枪以及高频互作用电路,根据优化结果加工了实物并进行了热测实验.实验结果表明,电子注电压60 k V,电流6 A,在94 GHz频率获得了最大峰值功率78 k W,增益53.9 d B以及21.7%的效率,峰值功率大于50 k W带宽达到3.8 GHz.PIC粒子模拟和热测实验均表明,设计的W波段回旋行波管能够稳定的工作,从而证明周期加载高频互作用电路在抑制寄生模式以及自激振荡方面具有很大的优势.     

分布损耗回旋行波管线性分析与稳定性研究

研究了分布损耗材料导电特性的下降能够增强回旋行波管注-波互作用段对电磁波的衰减,提高了绝对不稳定性振荡的起振电流和竞争模式回旋返波振荡的起振长度;但同时减小了回旋行波管的线性增长率及其轴向功率和高频场增益.给出了石墨乳涂敷圆波导结构回旋行波管工作参数,采用电子束电流,I_0=10A、注-波互作用段长度L=10cm时的设计结果,在兼顾功率和增益的条件下,能够有效抑制不稳定性,保证其稳定工作.     

Ku 波段回旋行波管设计与分析

设计了用于Ku波段的介质加载回旋行波管。阐述了磁控注入电子枪的设计,采用均匀介质加载的结构来抑制回旋行波管的自激振荡,降低了回旋行波管的起振电流,同时提高了寄生模式的起振长度。设计了线极化输入耦合器。设计的回旋行波管工作电压为70kV,工作电流为10A,最大峰值功率210kW,最大功率处增益为35dB,3dB带宽为1.8GHz。