一种高摆幅软启动线性稳压源设计

基于0.5μm工艺设计一种带软启动电路大摆幅输入电压的线性稳压源(LDO),为解决高电压输入时LDO输出节点的瞬态过冲电流问题,设计一种在缓冲器的输出端加入MOS开关的软启动方案,提高电路的安全可靠性。通过仿真分析,结果表明该电路在输入电压10~40 V变化,其线性调整度为7.5 m V@30 V,输出5 V稳定电压,负载电流范围0~10 m A,输出电流1~10 m A,瞬态变化时负载调整度为12 m V@9 m A。电源电压上电时间为1 ms时,LDO的输出过充电流不超过6 m A。     

基于扰动观测器的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法研究

传统的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法主要依赖前馈控制环路,虽然逆变器电流局部控制效果更佳,但很难满足前馈控制的需求。为此,设计了一种基于扰动观测器的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法。该方法通过提取逆变器负载扰动电流的前馈特征,引入扰动电流作为前馈信号,将前馈点作为输出电压,得到了逆变器负载电流的动态变化规律。同时,基于扰动观测器控制电压源型逆变器的电流偏差量,将负载电流作为外部扰动信号来抑制非线性负载的干扰,以满足对负载电流的前馈控制需求。通过仿真实验验证了该方法具有较好的前馈控制效果。     

适应负载大范围变动的高性能Z-源逆变器

提出的高性能Z-源逆变器,在保持原逆变器优点的基础上(输出电压可任意升/降;允许逆变桥上下管直通状态,提高了逆变器的安全性),克服了其固有的缺点和局限性.Z-源逆变器直流链电压受Z-源网络电感和负载的影响很大,在网络电感值较小或负载较轻时,直流链电压会出现明显的电压畸变,影响逆变器输出的交流电压.本文所述高性能Z-源逆变器消除了由于网络电感值小或负载很轻而引起的直流链电压畸变,电路对负载的适应能力很强,能够工作在重载和轻载的任何环境,Z-源网络电感可以设计得很小,减少了重量、体积和成本.同时电路部分可实现逆变桥开关管的零电压导通,减小了开关损耗,改善了开关环境.通过对电路工作模式的详细分析,得出了电路各部分的电压关系,并推导出逆变器开关管的电流应力.最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性.     

基于无源与自抗扰的Vienna整流器控制策略研究

为提高整流器抗干扰能力与减少对电网的不良影响,采用T型VIENNA整流器实施直流输出电压、交流输入电流的综合控制。在建立三相T型VIENNA整流器数学模型的基础上,提出非线性虚拟阻尼注入的无源电流控制算法,使输入电流具有跟踪速度快、稳态精度高、谐波畸变率低的特性;采用直流侧电压反馈误差非线性控制的自抗扰算法,实现了在负载扰动和电网电压波动时直流侧电压的快速恢复和稳定输出。该控制策略与典型的电压比例-积分调节(proportional-integral controller,PI)+电流PI或传统无源电流控制策略相比,可使Vienna整流器运行于高功率因数,低谐波畸变率,直流侧输出电压稳定,抗负载、电网电压扰动能力强。仿真与实验结果验证了T型Vienna整流器电压、电流误差非线性控制的无源与自抗扰策略的可行性和有效性。     

面向独立供电系统的四桥臂电流源变流器3D-SVPWM方法

针对传统电流源变流器的调制方法无法实现三相四桥臂电流源变流器在不平衡负载下的三相电压平衡控制,且会有较高的共模电压的问题,提出了一种三相四桥臂电流源变流器的三维空间矢量脉宽调制（3D-SVPWM）方法,并将其应用于三相四线制独立供电系统。首先,定义了三维电流空间矢量,分析了不同电流空间矢量对应的共模电压。其次,提出了判断参考矢量所在四面体的方法。然后,通过优化空间矢量顺序,提出一种低开关动作次数下有效减小共模电压的空间矢量顺序。最后,实验表明所提3D-SVPWM方法能够实现三相四桥臂电流源变流器在不平衡负载下的三相电压平衡控制,且能有效降低共模电压。     

Z源逆变器直通电流回路及功率开关管电流应力分析

Z源逆变器直通方式按桥臂直通数目可以分为单相、两相和三相直通,其中三相直通方式较其他两种具有开关管电流应力更小的特点。现有文献分析三相直通方式下功率开关管的最大电流应力是在直通电流比较大的基础上得出的,其值要大于负载相电流峰值。本文揭示了小电压增益和低功率因数下,功率开关管的最大电流应力与负载相电流峰值相等。并详细分析了三相直通方式时不同直通电流下负载的电流回路,为进一步分析开关管损耗、温升和热管理奠定基础;揭示了当Z源逆变器工作于直通状态,直通电流不同时负载的电流回路也不尽相同。针对不同的电流情况,得出了相应的开关管电流应力表达式,为三相直通方式下选择开关管的功率等级提供了依据。实验验证了理论分析的正确性。     

基于断路开关的准方波输出脉冲功率源

为了改善电感储能脉冲功率源的输出波形,提出一种基于电爆炸金属丝断路开关的准方波输出脉冲功率源。该脉冲源以脉冲电容器为初始储能源,通过脉冲形成网络对电爆炸金属丝开关放电,当电流达到峰值附近时,电爆炸金属丝开关断开,将能量切换到负载上。由于脉冲形成网络中电感电流不能突变,所以负载上能得到数倍于初始储能电容充电电压的脉冲输出;由于脉冲形成网络中电容的续流作用,所以负载上能得到准方波脉冲输出。通过理论分析和电路仿真分析,确定了脉冲形成网络的电感电容级数和爆炸丝参数。对功率源进行了实验验证,实验结果表明:在1μF初始充电电容充电32 kV时,在10Ω负载上得到电压幅值83 kV,半高宽279 ns,90%平顶172 ns左右的脉冲输出,证明了该原理的脉冲功率源可行性。     

基于混合无源控制的变换器并联研究

由于线路阻抗的不同和负载的变化,直流微电网中各功率单元会出现电流分配不均和直流母线电压的波动。针对以上问题,在传统无源控制的基础上增加外部电压闭环和线路阻抗补偿电路,提出了一种将无源控制与PI控制相结合的混合无源控制策略。该方法不仅能快速跟踪负载变化且没有静态误差,而且可以有效地提高由于线路阻抗的不同而引起的并联变换器的输出电流分配精度。通过仿真表明,混合无源控制策略相比于传统的无源控制,在负载发生变化时,直流母线电压可以保持稳定,同时也提高了分流精度。通过搭建硬件在环测试的RT-LAB实时仿真平台,进一步验证了混合无源控制策略的可行性。     

电流源-电压源变流器混合并联独立供电系统的分布式功率控制

针对电流源型变流器和电压源型变流器共同支撑的混合型独立微电网,提出了一种适用于电流源-电压源变流器混合系统支撑独立微电网功率控制的新型下垂控制策略。其中,电压源型变流器仍采用传统的P-f、Q-V下垂控制,而电流源型变流器通过虚拟电流矢量在电压定向轴方向的投影来模拟有功电流的大小;无功电流是基于电压源无功下垂控制的对偶性,结合dq轴物理量之间的耦合特性,通过d轴电压计算得到,在不需要检测无功功率的基础上实现了无功功率的分布式控制。电流源仅通过电流环路便可实现和电压源之间合理的功率分配。通过建立小信号模型,对系统的稳定性进行了分析。最后,通过仿真验证了所提控制策略和参数设计的有效性。     

一种新型的电压源逆变器并联控制策略

现有的逆变器并联控制策略都是基于平均均流模式,而某些应用场合输入电压源采用发电机形式,其工作效率在额定电流点最优,此时平均均流模式显然不适用。提出了一种新型的并联控制方案,使得除最后一个并联的电压源外其余电压源均工作在额定电流处,整体效率达到最优。该方案中逆变器采用三环控制,电流内环改善系统响应,电压中环确保系统稳定性,外环跟随功率分配单元给定电流信号以获得最优效率。功率分配单元根据负载电流和电压源额定电流提供外环电流给定信号。理论分析和仿真实验验证了该方案的可行性。     

大功率高精度程控直流电流源的设计与实现

大功率高精度程控直流电流源的设计与实现对各种要求高精度直流电流源的场合具有重要作用和意义。为了达到输出功率大,稳定度高,精度高,纹波小,调节细度小的高精度直流电流源设计要求,文中设计实现了一种基于STM32F103微控制器为主控制器的高精度程控直流电流源。该系统由双闭环控制系统组成,外环由模糊控制器与AD/DA器件构成数字控制电路,可快速调节电流稳态输出,内环由PI调节器构成电流串联负反馈电路,可抑制干扰并提高输出电流精度。设计了直流稳压扩流电路和达林顿放大电路及功放电路实现了大功率输出。实验结果表明该电流源输出精度可达到十万分之二,稳定度达到十万分之三,带负载能力强,特别适合于要求高精度的场合。     

Inverter for interchangeable use as current source inverter and voltage source inverter for interconnecting to grid

We propose a novel inverter that can be operated either as a current source inverter (CSI) or as a voltage source inverter (VSI) by changing only the control signals. It is proper to use it for interconnecting systems with renewable energy, such as photovoltaic cells or wind generation systems, to a grid. This inverter is usually operated as a CSI connected to the grid. Even if the energy source has a lower voltage than the grid, energy can be supplied to the grid through the proposed inverter. The power factor can be brie?y maintained close to unity. When power supply from the grid is interrupted, the proposed circuit should be operated as a VSI in the stand‐alone operation mode. In this way, the circuit can maintain a constant output voltage to the loads. In this paper, the proposed circuit con?guration and the control schemes for both the CSI and the VSI are described. The circuit characteristics for both are also discussed experimentally. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 183(4): 45–53, 2013; Published online in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com). DOI 10.1002/eej.22349     

带E类功放的磁耦合谐振无线输电系统源线圈优化

首先为磁耦合谐振式无线输电系统设计了一款E类功放作为系统输入端电源。鉴于E类功放性能易受负载参数影响,通过优化无线输电系统源线圈结构来降低因E类功放特性造成的系统性能下降。提出了三类源线圈结构,在多负载情况下分别测试负载两端电压变化情况,对比研究各结构下负载间耦合情况对负载电压的影响和各结构下系统的传输效率。研究发现多源线圈单谐振结构能通过利用负载间的耦合来降低由磁场分布引起的负载电压变化。而在E类功放下,串联型分立的多源线圈多谐振结构易造成系统性能下降,负载间耦合对负载影响也十分明显。     

射频电源研究综述

射频电源是可以产生固定频率的正弦波、具有一定频率的高频电源,主要由射频信号源、射频功率放大器及阻抗匹配器组成,射频电源作为等离子体配套电源,广泛应用于半导体工艺设备、LED与太阳能光伏行业、科学实验中的等离子体发生、射频感应加热、医疗美容及常压等离子体消毒清洗等领域.本文梳理了国内外射频电源发展现状,重点分析电子管射频电源及晶体管射频电源的发展历程及主要技术区别,并详述国内外射频信号源、射频功率放大器及阻抗匹配器技术发展.在此基础上,对我国射频电源的发展提出合理性的建议.     

大电流高精度恒流源

为了满足在白光LED照明、蓄电池的快速充电器、电气触点微电阻测量、实验室等诸多领域对恒流源的需求,本文阐述了以单片机为控制核心,控制由运算放大器和复合型大功率晶体管构成的低成本恒流源系统的设计和制作.该系统由数控模块、恒流源模块、直流电源模块组成.通过键盘设定恒流源的给定电流值,经单片机运算处理后,由D/A输出高精度电压信号作为大电流线性恒流源的输入参考电压,达到数控恒流的目的.测试结果表明,本恒流源在20～2000 mA输出电流时,输出电流与给定值误差小于1 mA,纹波电流≤0.2 mA,控制精度较高,设计方法实用有效.     

应用于电流激励传感器的高稳定恒流源设计

针对现有恒流源设计由于低端输出、稳压芯片偏置电流影响恒流输出准确度的问题,文中给出了一种高端输出的高稳定度直流恒流源的设计,解决了采用比例法实现数据采集的基准源问题。采用通用性高端输出的电源稳压芯片,实现基本的稳压功能;应用JFET集成运算放大器消除稳压芯片的偏置电流,提高输出电流的稳定性;通过大范围恒流测试和温度实验表明:所设计实现的恒流源具有4. 73 m A±66. 8 nA高稳定的输出特性。     

基于无相位谐波监测数据的谐振源辨识方法

针对电网中大量谐波监测数据因缺乏相位信息难以实现电网谐振监测的技术难题,提出了一套计及主导系数、相关系数及敏感度指标的电网谐振源辨识方法。首先,基于多谐波源谐振分析模型,分析了谐振状态下谐波参数的相关特性与回归特征,提出了计及主导系数的强主导谐振状态判别方法。其次,论证了强主导谐振状态下的谐波阻抗特征及数据特征,构建了融合机理模型和谐振数据特征的电网谐振状态及谐振源辨识方法。最后,基于建模仿真和工程案例验证,在背景谐波对母线谐波电压贡献率小于20%的工况下,敏感谐振支路和敏感谐波源的耦合谐波阻抗测量偏差小于2%,所提方法能够准确辨识谐振状态及谐振源。     

基于锁相技术的幅值相位可调电源的研制

本文提出了一种基于锁相技术的正弦电源的解决方案；该电源的输出信号与输入信号的相位差可调、输出幅值可调。本系统针对输出信号相位对输入信号相位跟踪的动态特性设计了基于CD4046的锁相电路和相位控制电路；该系统由于应用了正弦脉宽调制，因此易于调压，同时采用了电流闭环反应及电压闭反馈来稳定输出电压及提供系统保护，实验结果表明，该电源具有良好的输出波形，相位跟踪稳定、调节方便，可以用于无功连续补偿及高动态响应的稳压电源。     

谐波源和闪变源的识别算法

从多个负荷中鉴别出谐波和闪变的扰动源,有利于明确电能质量问题责任,进行针对性治理.提出一种谐波源和闪变源的识别算法.通过移动窗数据处理方式计算公共连接点(PCC)电压与各负荷支路电流的最大相关系数,据此评价电压与电流波形相似度,实现多支路负荷中非线性负荷的识别,鉴别出普通负荷与谐波、闪变扰动源负荷;比较PCC电压与扰动...     

一种电弧引燃电缆的电气火源模拟方法

模拟故障电弧引燃电缆的火源对电缆火灾模拟试验和防火性能评估十分重要,现有的电气火源大多基于化学燃烧,较难反映故障电弧引燃特点,为了模拟故障电弧引燃电缆,本文开发了一种基于电弧的火源。首先,本文分析了110 kV电缆发生接地线被盗或两侧交叉互联线被盗等故障时金属铠装层上的感应电压,其可高达数千伏。其次,对比研究了工频交流电压和20 kHz交流电压条件下金属护套对地电弧和雅各布天梯电弧的击穿前电压与维持电压,发现两者电弧击穿与维持特性接近。进一步提出了基于雅各布天梯电弧引燃电缆的电气火源模拟方法,并实验验证了该火源能够使110 kV电缆引燃和火焰蔓延。所得结论为：高频雅各布天梯电弧能够模拟故障电弧特点并有效引燃110 kV电缆。