集成耦合磁路的新型电压调整模块

多相交错型同步整流降压式变换器广泛地应用于微处理器电压调整模块设计中.为了提高变换器的稳态和动态性能,本文提出一种新型集成耦合磁路的非隔离式电压调整模块.文章利用等效磁路分析法定量地研究多个电感集成在一个磁芯中的自感量和互感量,通过调节集成磁芯气隙长度和耦合系数有效地优化电压调整模块的稳态特性和动态品质.Matlab仿真和两相并联样机实验研究表明,相比传统的电压调整模块,该新型磁集成电压调整模块可以有效地提高动态响应和变换器工作效率.     

三相VRM集成电感的稳态性能研究

针对电压调整模块(VRM)中储能电感设计与分析的要求,提出一种基于VRM的三相对称集成电感;通过对三相VRM工作模态的分析,对比分立电感与耦合电感对三相VRM稳态电流的影响,说明应用耦合电感有效地减小了三相VRM的稳态相电流纹波,使其稳态性能更稳定、高效。通过电路实验验证了理论分析的正确性。     

应用于多通道VRM的耦合电感研究

本文回顾了现有耦合电感在多通道电压调整模块VRM中的应用,提出了新型多通道VRM耦合电感的实现方案,即采用平衡绕组实现通道之间电感的耦合,提高了VRM的动态响应。建立了通用的多通道耦合电感数学模型,分析了耦合系数和并联通道数对稳态电感和动态电感的影响,仿真验证了理论分析的正确性,实验证明了方案的可行性和优越性     

交错并联变换器中无气隙集成磁件耦合度研究

集成磁件的耦合度影响着交错变换器的稳态和瞬态性能。论文提出了可以改变耦合度的平面集成磁件．分析了磁芯在没有气隙的情况下改变电感耦合度的原理,给出了耦合电感耦合度和磁芯设计的数学表达式。利用磁场仿真分析软件比较了不开气隙集成磁件和传统集成磁件的电感量、耦合度和绕组损耗,结果表明不开气隙集成磁件比传统集成磁件具有诸多优点。...     

交错并联磁集成开关电感双向DC/DC变换器

提出一种具有开关电感的交错并联磁集成双向DC/DC变换器,利用开关电感替代传统双向DC/DC变换器中的储能电感,并将所有电感集成为一个耦合电感,充分减小了磁性器件的体积,优化了变换器暂稳态性能。分析了变换器的工作模态,推导得到了变换器电压增益表达式,通过对变换器暂稳态电感的研究对其暂稳态性能进行了深入探讨,并通过推导得出该类变换器耦合电感耦合度的设计准则,同时提出了一种该变换器耦合电感的设计方法。交错并联磁集成开关电感双向DC/DC变换器Boost模式的电压增益是传统变换器的(1+D)倍,使输入输出电流纹波得到减少,同时提高了变换器的动态响应速度。     

应用于光伏发电的开关电感电容DC-DC变换器

通过将开关电感电容单元引入交错并联Boost变换器,提出了一种高增益开关电感电容组合Boost拓扑交错并联DC-DC变换器,同时将变换器中的4个电感进行了磁集成,分析了变换器的工作模态,对变换器的工作性能进行分析,推导得到了变换器的电压增益和开关管的电压应力;具体分析了电感集成后的等效稳态电感和等效暂态电感,给出了基于变换器电感电流稳态电流纹波和动态响应的耦合电感设计准则,最后通过实验验证的方式,证明了理论分析的正确性.     

无气隙可改变耦合度阵列式集成磁件在交错并联变换器中的应用

交错并联变换器动态和稳态特性与集成磁件的耦合系数大小有关.本文提出一种耦合度可改变的阵列式集成磁件,分析了在消除气隙的情况下可改变耦合电感耦合度的原理,给出了耦合度计算公式及集成磁件设计公式.利用有限元分析软件分析比较了阵列式集成磁件与传统磁心开气隙集成磁件的电感量、绕组损耗和磁心热损耗,结果表明阵列式集成磁件与传统磁心开气隙集成磁件相比具有诸多优点.样机实验表明,交错并联变换器动静态响应较好.     

应用于多相电压调节器的单元耦合与矩阵组合的阵列式集成电感

集成电感对多相电压调节模块(VRM)稳态和动态特性有重要影响,合理的耦合度可以提高VRM的输出动态响应,并能够降低每一通道的稳态纹波。提出一种利用小电感单元进行矩阵组合的阵列式集成电感,分析电感集成原理,给出阵列式集成电感的单元位置拓扑和单元组合结构拓扑,并分析自感互感单元匝比和磁阻比与电感耦合度的关系。通过电路方程推导了多相VRM耦合电感的等效稳态与暂态电感,获得多相VRM集成电感耦合度的设计准则。耦合度范围对比表明,所提出的阵列式集成电感的集成耦合度与设计准则完全一致。利用设计准则设计四相阵列式集成电感,实验样机测试结果验证了设计准则的正确性。将实验样机应用于四相VRM,实验结果表明应用阵列式集成电感的VRM具有良好的稳态和动态特性,证明了所提出的阵列式集成电感具有实用性。     

应用于双向功率变流器的新型平面化集成磁件

这里提出一种新型EIE结构耦合电感器应用于两两对称耦合的四相磁集成双向DC/DC变换器(BDC)。根据电感集成原理和磁路等效原则,分析其磁通及气隙分布,建立起考虑边缘磁阻和气隙磁阻的磁路模型,推演出耦合磁件自感、互感及耦合系数,给出可实现磁通对称化和解耦集成的设计原则和方法。该结构耦合电感器可实现耦合系数高自由度调节,并解决了传统E型铁心构造的耦合电感器中边缘气隙磁通损耗较高的问题。通过有限元仿真和实验证明了磁路理论和设计方法的正确性及在稳态损耗、暂态响应和效率等方面的优越性。     

输入电流低纹波的超高增益非隔离DC-DC变换器EI北大核心CSCD

高电压增益DC-DC变换器广泛应用于清洁能源发电系统。输入电流低纹波有利于延长可再生能源模块和变换器的使用寿命。提出一种集成三绕组耦合电感和倍压电路的超高增益DC-DC变换器。变换器拥有输入电流连续、电压增益高、开关管电压应力小、无源钳位及输入输出共地等优点,特别适合作为并网电路前级DC-DC变换器,应用于清洁能源发电系统。独特的三绕组耦合电感和倍压电路构成的升压结构,使变换器在较小的耦合电感总匝比和合适的占空比下实现了很高的电压增益。和相同电压增益的基于两绕组耦合电感的变换器相比较,增加的降压绕组(n_(2)<1)不但没有增加耦合电感的感量和磁芯体积,反而减少了耦合电感的总电感和磁芯大小。因此在实现相同的升压比时,所提变换器比现有相近结构的变换器耦合电感总感量小,磁芯体积小,相应的耦合电感损耗小,功率密度高。开关管和钳位二极管的低电压应力为选择低导通损耗的开关器件和超快恢复二极管提供了便利,减小了开关管导通损耗和二极管反向恢复损耗。论文详细分析变换器的工作模态、稳态性能、各元器件的电压和电流应力,提出变换器的元器件设计指导准则,最后用实验室样机进行验证,实验结果和理论分析非常契合。     

气隙对电感磁芯内部磁场分布及电感的影响

开关电源的输出滤波电感中流过的电流比较大,磁芯容易出现饱和现象。为了解决这一问题,常用的方法是在电感磁芯中加开气隙,但加开气隙会对整个器件的性能产生影响。采用三维有限元方法对不同添加气隙方法对感性器件电感量的影响进行分析,得到了对应不同气隙量和匝数电感和磁芯内部磁感应强度分布,样品电感实测值与计算值对比,验证了仿真结果的正确性,为感性元件的工程设计和试验前预校正提供了一种新方法。     

Control and Simulation of a Current-Fed Linear Inductor Machine

A self-controlled, current-fed inverter excited linear inductor machine is described, in which the field current and inverter switching angles are programmed such that the machine operates at constant air-gap flux and unity displacement factor under all operating conditions. The machine can operate in wide speed range and constant predetermined torque is developed during both motoring and regeneration. The control incorporates overlap angle compensation for the inverter and permits modulation of inverter firing angle with resolution of a fraction of a degree. The dynamic d-q axis model of the machine with the power converters and the proposed control strategy has been simulated on a hybrid computer, and static and dynamic performance have been studied in detail. The control circuit has been designed and tested with a 112-kW prototype inductor machine. The experimental results give good agreement with the theory and with simulation.     

混合磁路多边耦合电机的基础研究

In PM inductor electric machine, because of the influence of the space between laminations, the air-gap magnetic field produced by the axially magnetized permanent magnet is very uneven along axial direction, which limits the torque per iron core length and volume to performance ratio. The paper puts forward a hybrid-magnetic-circuit multi-couple electric machine that compensates for the uneven air-gap magnetic field of the hybrid stepping motor. Analysis and experiment show that the static torque of hybrid-magnetic-circuit multi-couple electric machine is much higher than that of the hybrid stepping motor of the same volume.     

开关功率变换器中高频电感器的分析与设计

对高频率和大电流的开关功率变换器,电感器损耗对温升及变换器效率指标具有重要影响.通过高频电感器线圈损耗机制的深入分析,对铜箔线圈以及里兹线线圈进行了比较,提出了线圈避开气隙扩散磁通的设计思想和原则.研究了基于功率铁氧体材料性能因素(PF)指标的铁芯材料选用依据.改进、设计了一种高频串联谐振型逆变器的谐振电感器,在1 kVA容量时,使逆变器整机效率提高了4%.     

Design and implementation of a digitally controlled single‐inductor dual‐output (SIDO) buck converter

This paper describes design and implementation of a digitally controlled single‐inductor dual‐output (SIDO) buck converter operating in discontinuous conduction mode. This converter adopts time‐multiplexing control in providing two independent output voltages using only an inductor. The design issues of the digital controller are discussed, including static and dynamic characteristics. Implementation of the controller, a modified hybrid digital pulse width modulator and a single look‐up table are developed. The digital controller was implemented on a field‐programmable gate array‐based control board. Experimental results demonstrating system validity are presented for a SIDO buck converter with nominal 3.6 V input voltage, and the outputs are regulated at 1.8 and 2.2 V. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

偏心条件下轴向磁通轮毂电机不平衡弯矩建模与分析

为了分析静态偏心和动态偏心对轴向磁通轮毂电机的影响,首先建立了未偏心时轴向磁通电机气隙磁场的准3D解析模型,该模型分别通过复数相对气隙磁导和径向修正函数考虑了开槽和边缘效应对气隙磁场的影响;然后通过分析静态偏心和动态偏心时气隙长度随时间和空间的变化,建立了偏心条件下轴向磁通电机的气隙磁场解析模型,有限元结果表明该模型可以准确预测偏心条件下任意位置的气隙磁通密度;最后根据该模型分析了偏心对轴向电机气隙磁场和电磁力的影响,提出了计算不平衡弯矩的方法。结果表明:不同于径向电机,偏心除了产生不平衡磁拉力,还会使轴向磁通电机产生与旋转方向正交的弯矩,该弯矩有导致偏心进一步加剧的趋势。     

Design of a static VAR compensator using model reference adaptive control

A novel approach for the design of a static VAR compensator (SVC) is proposed. The SVC, which comprises a fixed capacitor and a thyristor-controlled inductor, can be used to improve generator damping without deterioration in the voltage profile under severe disturbance conditions. In order to achieve better dynamic performance, a supplementary proportional-integral (PI) controller, of which the parameters are determined by eigenvalue assignment, is incorporated in the static VAR compensator. To further improve the damping characteristics over a wide range of operating conditions, an adaptive controller using model reference adaptive control (MRAC) is also developed. Results from the digital simulation of the system subject to a three-phase fault indicate that the MRAC can provide better dynamic performance than the fixed-gain PI controllers.     

基于DSP的稳流源逆变器分析与设计

描述了一种基于DSP全数字实时控制的稳流逆变器电源离散控制系统的分析与设计过程。文中首先按照连续系统的建模方法,对所采用的带有电感电流瞬时值反馈的双环控制策略进行了建模与分析。仿真结果表明,该控制策略有利于提高逆变器系统的稳定性和动、静态性能。接着描述了将连续系统进行离散化的方法,并详尽讨论了离散控制系统的参数设计过程,列出了数字控制系统的参数和程序流程。稳流源逆变器数字实时控制系统采用DSP控制器TMS320F2407实现。最后给出了逆变器在稳态条件下以及轻载、重载相互切换条件下的实验波形,实验结果显示稳流源具有良好的动、静态性能,验证了全数字实时控制系统的设计。     

电流纹波率分析与输出滤波电感的优化设计

一般输出滤波电感的设计需以临界连续电流为依据并根据经验公式选取电流纹波计算.该方法未考虑滤波电感上电流脉动对变换器各应力参数的影响,难以得到较理想的输出滤波电感值,从而影响变换器的实际效果.为解决这一缺陷.深入分析了Buck变换器电流纹波率的选取理论依据,提出输出滤波电感的优化设计.该方法综合考虑了变换器各应力参数、滤波电感的体积及变换器的动态性能,最终确定了电流纹波率最佳值约为0.4.以此计算的滤波电感值未影响到变换器动态响应,其设计获得了优化.实验结果验证了理论分析的正确性和该方法的可行性.     

混合式步进电动机的理论分析和设计特点

本文以对比方式叙述了混合式步进电动机与反应式、永磁式步进电动机的差异。在论述混合式步进电动机的理论基础上,提出径向气隙磁场等于轴向气隙磁场的设计原则,导出混合式步进电动机的实用静态转矩计算式,并以四相混合式步进电动机为例,给出最佳转子铁心长和静转矩的设计值和试验值。