模块化多电平变换器功率模块的电流与损耗

为了便于对电压源变换器功率器件进行系统设计以及对其参数、冷却装置进行有效选择,需要对电流与损耗进行有效估算.通过介绍新型模块化多电平变换器（MMC）的工作模态,对其电流分布进行了详细分析,给出一种基于电流分布和元件特征曲线线性拟合的简单MMC损耗计算方法,并在此基础上分析了开关频率、功率因数等对MMC损耗的影响.仿真计算结果表明,该方法能简单有效地对不同工况下各个元件的损耗进行计算,其计算结果对功率器件及其散热装置的选择有一定的指导作用.     

热平衡移相控制策略在双有源桥DC-DC变换器的应用研究

随着飞机电气系统向多电化和全电化发展,机载储能装置的使用对双有源桥(dual-activebridge,DAB) DC-DC变换器性能要求不断提高。DAB变换器中功率开关器件的热损耗影响着器件的使用寿命,因此也影响了变换器可靠性,所以对功率开关器件进行热平衡控制是一项很重要的指标。先通过对扩展移相控制策略下的航空DAB DC-DC变换器的工作模态和开关热不平衡现象进行分析和实验验证,找到轻载条件下难以实现软开关的原因,以及一次侧超前桥臂与滞后桥臂软开关条件的差异,从而提出一种在原有控制基础上的新型热平衡移相控制策略。通过时基交替控制模式和温度反馈控制模式2种方式进行控制效果实验,最终通过观测变换器热成像温度分布图、整机效率计算以及开关波形分析,验证了提出的算法实现功率器件热平衡控制方法的有效性,该方法可以提高变换器效率,减小器件应力,从而提高了DAB变换器的可靠性,提升器件寿命。     

共栅共源结构GaN HEMT开关模型

为了计算共栅共源结构高压氮化镓(GaN)器件开关损耗,提出一种共栅共源结构GaN器件开关过程及损耗模型.通过考虑共栅共源结构中印制电路板(PCB)和引线寄生电感以及器件结电容,得出共栅共源结构GaN器件的等效电路模型,进而得到测试开关特性的双脉冲等效电路.按时间顺序将开通过程分为5个阶段,将关断过程分为4个阶段,对双脉冲等效电路进行分析和简化,并计算得出各个阶段中共栅共源结构GaN器件电压电流时域表达式,从而得到开关过程波形及损耗.在不同驱动电阻和开关电流下进行双脉冲实验,模型与实验的开关波形及损耗较吻合,表明所提出模型较准确.     

介质损耗tanδ测量的非同步采样改进算法及仿真研究

针对介质损耗因数测量中非同步采样下存在不同程度误差,提出一种非同步采样改进算法.利用复三角函数性质,结合Hilbert变换特性,通过理论推导出介质损耗角表达式,最后建立电气设备的等效模型对改进算法进行仿真实验.仿真结果表明该算法有效地解决了由频率波动引起的非同步采样和非整周期采样问题,提高了介质损耗因数测量精度.     

共栅共源结构GaN HEMT开关模型

为了计算共栅共源结构高压氮化镓(GaN)器件开关损耗,提出一种共栅共源结构GaN器件开关过程及损耗模型.通过考虑共栅共源结构中PCB和引线寄生电感以及器件结电容,得出共栅共源结构GaN器件的等效电路模型,进而得到测试开关特性的双脉冲等效电路.按时间顺序将开通过程分为5个阶段,关断过程分为4个阶段对双脉冲等效电路进行分析和简化,并计算得出各个阶段中共栅共源结构GaN器件电压电流时域表达式,从而得到开关过程波形及损耗.在不同驱动电阻和开关电流下进行双脉冲实验,模型与实验的开通、关断过程波形及损耗较吻合,表明所提出模型较准确.     

WSE-300A型变极性电源的研制

变极性电源是一种先进的用于铝合金TIG焊的电源.作为新型逆变弧焊电源核心技术的软开关技术,它较好地解决了具有关断拖尾特性的IGBT开关转换,同时大大减少了变换器的环路损耗.主要开关功率器件进行的是零开关,减少了功率器件的电压、电流应力.研制成功的WSE-300变极性电源,基于软开关控制技术.     

SPWM逆变器计算机辅助分析

随着各种复杂调制策略在SPWM逆变器中的应用，许多逆变器波形生成越来越依赖于数字系统。与模拟系统的主要区别是在数字系统中用采样-保持波形来近似模拟调制波形。本文详细描述了采样-保持调制波形与三角形载波相比较来生成SPWM波形开关时刻的计算方法，其中包括对称规则采样法和非对称规则采样的开关时刻的计算以及调制比小于1和调制比大于1的情况下开关时刻的计算。采用傅立叶级数的形式描述了其输出电压。对各种SPWM逆变器输出波形仿真分析结果表明：该方法不仅可以用于生成SPWM波形驱动功率器件，而且还可以对SPWM逆变器进行仿真和分析复杂的调制策略下的输出波形特点。     

基于软开关技术的氩弧焊逆变焊机

作为新型逆变弧焊电源核心技术的软开关技术,它较好解决了具有关断拖尾特性的IGBT开关转换,同时大大减少了变换器的环路损耗。电源的主要开关功率器件进行的是零开关,减少了功率器件的电压、电流应力。     

Boost开关电源设计及仿真

在阐述Boost开关电源工作原理的基础上,设计了一个输出电压可调的开关电源电路.针对开关电源设计中所关心的输出电压纹波、开关管场效应管的占空比、主要功能器件(开关管、电感、电容、二极管)功率损耗、效率与电感电容取值的关系、效率与电流负载的关系进行了LTspice仿真,并给出了相应的仿真结果,根据仿真的结果及方法可以进一步提高开关电源电路的效率.     

基于谐波消除PWM的RMOS逆变器的研制

根据规则采样PWM的谐波消除原理,提出了一种适于单片机实现的三相PWM算法,并用新型功率器件RMOS研制出谐波消除PWM逆变器,通过仿真分析和实际运行验证了PWM中的谐波消除效果。     

粒子滤波盲均衡译码联合算法

粒子滤波在解决信道盲辨识和盲均衡问题上具有收敛快、抗深衰信道等优势.在粒子滤波盲均衡算法的基础上,依据卷积码的马氏性特点进行建模,提出了一种直接对信息序列做重要性采样的粒子滤波盲均衡和卷积码译码联合算法.同时,提出了噪声功率递推计算的方法,并将其应用于联合算法中噪声功率参数的自适应调整.仿真结果表明,相比分离算法,联合算法的收敛性能和误码率性能都有明显提高,而自适应调整功率参数的算法则降低了运算复杂度.     

局部阴影条件下光伏阵列MPPT模糊控制最优算法

针对局部阴影条件下,光伏阵列功率-电压(P-V)特性曲线呈现多个峰值,导致最大功率跟踪(MPPT)算法易陷入局部最优解问题,本文提出了基于负载电压反馈与模糊控制相结合的MPPT算法.通过负载电压闭环控制算法使系统输出功率快速稳定到最大功率点附近,再利用模糊控制算法跟踪到最大功率点.负载电压反馈算法解决了多峰场景下的局部最优解问题,模糊控制算法提高了算法收敛速度.同时,本文算法避免了粒子群算法在粒子切换过程中开关器件上过冲电压过大问题.Matlab仿真和硬件实验验证了本文算法的可行性和实用性.     

一种基于多谐振模式的恒功率变换器

针对恒功率变换器理论分析复杂,设计难度较大的问题,提出了一种基于LC谐振的恒功率调节Buck变换器.该变换器结构简单,开关器件以及二极管均实现了软开关,拥有较高的效率;同时具有恒功率调节的功能,对短路故障的抑制能力较强.首先分析了变换器的工作原理;然后根据各工作过程时等效电路,通过理论分析给出了实现软开关的关键器件参数的约束方程,得出了恒功率调节的方式方法;最后进行了仿真验证,仿真实验结果表明了该变换器结构所拥有的诸多优点以及可行性.     

基于混合业务的OFDMA系统资源分配

针对存在混合业务的OFDMA系统的子载波和功率分配问题,提出了一种基于折衷因子的次优资源分配算法,在系统总发送功率的限制下使得系统的吞吐量最大,同时保证实时业务用户的QoS要求和非实时业务用户资源分配的比例公平.该算法将自适应资源分配与自适应调制相结合,并加入了比特调整和优化处理,对实时业务用户和非实时业务用户间的资源利用进行了有效的折衷.分析和仿真结果表明,SRATF算法在不增加复杂度的前提下减少了运行时间,保证了非实时业务用户间的公平性.     

基于Simulink的IGBT模块的结温计算

为探究绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在长时间疲劳损伤累积下造成的失效问题,采用电-热模拟法测量IGBT模块的结温。以三相桥式逆变器为例,应用开关周期方法计算IGBT和续流二极管(FWD)的功率损耗。基于MATLAB/Simulink搭建IGBT模块结温计算模型及热网络模型,对IGBT模块结温进行仿真,采用IPOSIM软件验证搭建模型的准确性。研究表明,IGBT模块平均结温随输出频率增加有所降低,随器件开关频率的增加而增加,模块结温与环境温度变化趋势相一致。该方法不需要直接接触功率器件,而且计算量小,结果准确。     

晶闸管器件的选型及其散热器的选择

介绍了功率半导体器件晶闸管功率损耗的计算，以及器件和散热器的选择。在使用时，应根据实际工况计算出其功率损耗再做相应的选择。这样才能保证器件的正常使用和工作。     

基于快速傅里叶变换的电力系统频率实时计算方法

提出了一种利用快速傅里叶变换及虚拟仪器LabVIEW平台编程处理的电力系统实时频率跟踪测算方法,采用快速傅里叶变换方法避免了计算过程中电压分母过零点以及非整周期采样造成的影响.理论分析及数字仿真实验表明,该算法实现简单易行,处理速度快,有很高的计算精度,对噪声和谐波也有一定的抑制能力,能满足电力系统实时频率估算的要求.     

SVPWM在有源滤波器中的应用及仿真研究

有源滤波器控制策略的优劣直接决定其滤除谐波的性能,采用空间矢量脉宽调制技术实现对谐波的调制,并进行仿真验证.仿真结果表明,该算法产生的脉宽指令作为逆变器中各开关器件的通断控制信号,控制的结果能保证补偿电流实时跟踪其指令电流的变化,精确度与准确度均可满足系统要求.     

SiC MOSFET与Si MOSFET在开关电源中功率损耗的对比分析

碳化硅(SiC)MOSFET是一种新型高压功率开关器件,具有导通电阻低、开关速度极快的特点。本文分析了功率MOSFET在开关电源中的功率损耗,以1 200 V/24 A的SiC MOSFET和硅(Si)MOSFET在相同的测试条件下进行了功率损耗的对比测试。实验结果表明,在相同的驱动条件和负载条件下,SiC MOSFET的开关速度明显快于Si MOSFET,同时功率损耗明显降低,即使直接采用SiC MOSFET替代Si MOSFET也会使得开关电源的效率明显提升。     

非正弦激励下铁心损耗计算模型改进

针对Bertotti损耗分离模型计算非正弦激励下铁心损耗不准确的问题,提出了将异常损耗表达为励磁频率与励磁强度函数的Barbisio算法.利用磁特性测量系统得到中频方波、正弦以及PWM电压激励下软磁铁氧体和纳米晶环形铁心损耗的数据,将异常损耗系数构造成频率和磁通密度的非线性函数.该模型计算了一台中频变压器在方波激励下的铁心损耗.仿真和实验结果表明,改进的损耗模型是有效的,与传统Barbisio算法比较,提出的方法更能准确地预估中频变压器铁心损耗.