输入电压突变时矿用本安电源的动态特性研究

鉴于煤矿井下封闭、可燃性气体多,矿用本安电源及各种电气设备均须稳定可靠。针对输入电压突变时产生的过电压或过电流易引发电火花等危险,以降压型buck变换器为例,对连续导电模式下变换器的输出电压的动态特性进行了建模分析,探索了开关变换器的设计准则,得出了系统产生过冲电压的条件、幅值及频率,并利用PSPICE仿真和实验进行了验证。结果表明理论分析是正确的。     

矿用本安型开关电源的稳定性研究

鉴于煤矿井下环境的特殊性,矿用本安开关电源须稳定可靠,以降压型开关变换器为例,并基于输出电压包络和电感电流的波动频率远低于变换器的开关频率的假设,通过建立输出电压的2阶微分方程,对连续导电模式下变换器的稳定性进行了理论分析,根据胡尔维茨稳定判据得出了系统稳定和产生低频波动的条件。采用SPICE仿真验证了前面的理论分析,结果表明,前述理论是正确的。     

矿用本安电源Buck变换器设计研究

基于纹波和本质安全的要求,对矿用本安电源Buck变换器连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)下,载入电压-负载构成的平面上4个工作区域的工作原理进行分析,分析输出纹波的影响因素。根据最大输出纹波电压和本安判据的要求,得出Buck电路中电容电感参数的范围,给出矿用本安电源Buck变换器的设计方法和步骤。根据实际应用搭建系统测试平台,实验结果验证了理论分析的正确性和有效性。     

基于BUCK变换器非爆炸本安评价系统研究

应用在煤矿等危险环境下开关变换器必须满足防爆要求,本安型变换器必须在GB 3836标准的爆炸试验平台测试其是否满足输出本安的要求,这种方法耗时过长、不能直接指导本安电路的设计与制造。为了方便评价BUCK变换器的输出本安性能,以电容电路最小点燃电压曲线的数值拟合为依据,建立了输出本安性能评价系统。利用能量等效原理将BUCK电路等效变换为电容电路,并采用最小二乘法对电容电路的最小点燃曲线进行拟合,实现了最小点燃曲线的数值化;其次,利用仿真软件搭建了可以通过界面显示的本安判据结果的评价系统。最终采用2组实验结果对本安评价系统进行测试,验证了所搭建本安评价系统的可行性。     

矿用本安型电源软开关电路的设计

针对矿用本安电源Buck变换器中开关器件在传统的硬开关高频模式下工作,存在器件温度升高及开关损耗等问题,提出了一种适用于矿用本安电源的Buck电路软开关,实现了其开关器件的软开通和关断。应用MATLAB仿真进行了验证,能够有效地降低开关损耗,保证了本安电源的安全运行。     

输出本安型准谐振反激DC-DC变换器设计

为了得到可应用于高性能本安电源的DC-DC变换器,根据本安电源输入电压范围不宽、输出电压可升可降、效率高、体积小、可隔离等要求,探讨了各种DC-DC变换器拓扑,从而确定了准谐振反激DC-DC变换器拓扑,研究了该变换器输出短路释放能量与输出本安性能,重点进行了准谐振反激DC-DC变换器中变压器和滤波电容的设计。     

矿用本安电源的动态特性分析

矿用本安电源起动和输入电压突变时,输出电压会有过冲现象,易引起电气设备的安全性。以PWM控制的buck变换器为例,以电感电流包络和输出电压包络为变量建立微分方程,对连续导电模式下变换器的动态特性进行了理论分析,得出了过渡过程中输出电压存在振荡和过冲现象的条件,并推导出了振荡频率和过冲电压发生时刻及幅值。最后通过仿真和试验验证了理论分析的正确性。     

矿用输入高压小功率电源设计

介绍了一种三电平反激变换器,克服了传统变换器电压应力大的缺点。对其原理进行了介绍,设计了一款基于SG3525的输入高压三电平反激式开关变换器,给出了高频变压器和输出滤波电容的设计方法,并对输出本安特性进行了验证。对输入交流电压为660 V、输出12 V/2 A、开关频率为200 kHz的三电平反激式电源样机进行验证。     

基于Matlab的Boost变换器输出本安性能评价系统

为便于评价Boost变换器的输出本安性能,以其非爆炸性输出本安判据及最小点燃电压曲线的数值化查询为依据,建立了基于Matlab的Boost变换器输出本安性能评价系统。采用Matlab的Simulink模块搭建待评价的Boost变换器电路,通过回调函数提取变换器的关键运行参数,求取最大输出短路火花放电能量,利用能量等效原理得到等效简单电容电路的等效电容,并与临界电容进行比较,从而评估Boost变换器的输出本安性能,还可在GUI界面中显示所提取参数及本安评价结果。采用评价系统及爆炸性试验对两组典型参数对应的Boost变换器的本安性能进行判定,结果验证了所建立评价系统的可行性。     

LLC谐振半桥输出本质安全电源的设计

为了提高矿用电源的效率,保证矿用电源的安全性,研究并设计了LLC谐振半桥输出本质安全电源。基于实现软开关技术的要求,分析了LLC谐振变换器的工作原理,确定了主电路的谐振参数。设计并仿真了LLC变压器。根据最大输出纹波电压和最大输出短路释放能量的要求,确定了输出滤波电容的大小。最后通过实验验证了理论的正确性及有效性。     

一种基于滑模控制的新型Boost正弦波逆变器

文章讨论了一种基于滑模控制的新型Boost正弦波逆变器,该逆变器采用了两组对称Boost电路成功地实现了交流输出电压高于直流输入电压。并对该系统进行了仿真和实验,实验结果说明了此电路能较好地实现DC/AC,并具有良好的动态和稳态响应,此技术可以广泛地应用到交流电动机驱动和不间断电源(UPS)系统中。     

Buck三电平变换器本质安全特性的分析

为了提高Buck变换器的本质安全性能,将三电平技术应用于Buck变换器。分析了Buck三电平变换器(Buck TL)的纹波特性和本安性能,得出在相同电路参数下,Buck三电平变换器的电感电流纹波至少减小至传统Buck变换器的1/2,输出电压纹波至少减小至1/4,且在占空比D=0.5时极小;在相同纹波要求时,Buck三电平变换器所需的滤波电感至少减小1/2,滤波电容减小1/2,从而输出短路时释放的最大能量减小,输出本安性能显著提高。通过Saber仿真和实验验证理论分析的正确性。     

串联12脉波电路谐波的MATLAB仿真与滤波器设计

以矿井直流提升机供电系统为研究背景,对大功率直流电力传动装置,特别是串联12脉动整流电路进行了谐波特性分析。基于MATLAB软件,仿真研究了谐波源输入电流、输出电压及输出电流的谐波特性,为矿井滤波装置的设计提供了理论基础。针对矿井配电系统的特点,设计了适合矿井电网的LC滤波装置,通过仿真实验说明滤波器对电网频率波动具有较好的适应性。     

基于重复调节器的提升机能量回馈系统控制策略研究

传统的提升机控制系统不能充分利用提升机下放重物时的势能,造成大量的能源浪费。在提升机下放重物时通过BUCK型降压变换器将发出的电储存至蓄电池可节约大量的能源。传统的BUCK型变换器多采用PI调节器,对输入侧二倍频波动的抑制能力有限。为此,提出了将重复调节器引入至BUCK型变换器的控制系统,显著提高了系统对二倍频波动的抑制能力,改善稳态时的输出电压质量。最后,在PLECS下搭建了BUCK型变换器仿真模型,仿真结果验证了控制策略的有效性。     

矩阵式电力变换器换流策略的改进

分析了双电压合成控制策略和传统四步安全换流策略的特点,以矩阵变换器的可靠换流为目标,提出了基于电压法四步安全换流策略的改进方法,包括设计出新的PWM脉冲发生方式和采用电压法三步安全换流策略.新的PWM脉冲发生方式既满足了双电压合成策略需要发出不规则PWM脉冲的要求,也简化了脉冲发生电路设计,采用电压法三步安全换流策略使得换流时间减少了1/3,改善了输出波形质量,同时提高了换流的可靠性.最后通过实验方法验证了改进后的矩阵变换器换流策略的可靠性与正确性.     

高压变频器在斜井带式输送机电控系统的应用

分析了煤矿斜井带式输送机提升系统控制的要求,提出了采用高压变频器的自动控制方案。该方案控制系统可以软启动,操作者根据煤仓煤量的多少来调节变频器输出频率,不仅调节了电动机的转速,而且达到了节能的效果。     

减少矩阵变换器输出电压谐波的控制策略

在传统的双电压合成原理的基础上,提出了一种减少输出电压谐波的矩阵变换器控制策略.新调制策略在一个采样周期内,通过在高输出电压时,使最大输出线电压由三输入线电压脉冲波形成,其他两相输出电压由非最大的两输入线电压脉冲波和零电压形成,同样条件下窄脉冲数量较传统的双电压合成调制策略减少;在低电压输出时,三输出线电压均由非最大的两输入线电压脉冲和零电压形成,较传统的双电压合成调制策略窄脉冲数量有大量的减少,输出电压谐波得到较大的抑制;在输入电压的最高及最低相电压间无换流,降低了开关损失;低电压输出时的零矢量为输入相电压的中间值相,负载中性点的共模电压得到了抑制.在Matlab软件仿真研究的基础上,通过dSPACE硬件实时仿真平台对该控制策略进行了实验,仿真及实验结果验证了该控制策略的正确性.     

A new approach to voltage regulation in self-sustained power supply systems in mines

The researchers analyze energy processes running in an autonomous electric power system consisting of a synchronous permanent magnet generator and a semiconductor converter. Current, voltage and capacity of key components of the system are evaluated, and the system operation modes are determined for the variable magnitude and character of applied load at the constant voltage output frequency. Parametrical law is proposed to control semiconductor frequency converter serially connected to load and generating reactive power. The influence of the converter on the basic design parameters, energy specifications of the synchronous generator and the system as a whole are evaluated.     

六脉波双变量交-交变频器控制方法的优化

利用新型的六脉波交-交变频调速系统,对5/2分频全压下的情况下的变频调速系统进行了试验研究,得到了更好的输出波形,进一步降低了偶次谐波的含量。     

电压可调型便携式电磁先导阀检测仪的设计

巧用LM2674MADJ开关电源芯片设计出了电压范围可在9~12 V可调的便携式电磁先导阀检测仪,本检测仪可以为电磁先导阀提供检测所需的电源,同时也可以检测先导阀电流,为方便灵活地的检测先导阀提供了比较理想的工具。