集成化环流器促进微波集成电路技术发展

微波集成电路不同于其它集成电路,因为微波频率所需某些功能器件简直无法用扩散工艺制成,其中之一便是铁氧体环流器,因此微波集成电路通常很象小型低频混合接头。通用的环流器有某些因素限制着微波集成电路尺寸和性能,通常带状传输线器件限制频率至超高频波段,与电路其余部分比较,其体积也比较大,通常还必须将它外接。当前贝尔电话试騐室研究人员R.H.Knerr研制了一种集成化集中参数环流器,它     

GaN器件的高效率高功率密度LLC谐振变换器的优化设计

针对通信电源设备高效率、高功率密度的发展趋势,使用新型功率器件GaN作为LLC谐振电路的主功率器件,可以在较高的开关频率下提高电路的效率和功率密度.在分析LLC谐振变换器的开关过程和建模的基础上,利用LTspice仿真软件对LLC谐振网络参数进行仿真分析,优化了原边开关器件死区时间,改进了谐振参数设计和变压器绕组设计,...     

桥式并联谐振直流环AC/DC变流器的最佳谐振控制

提出一种桥式关联谐振直流环电压源型ＡＣ／ＤＣ高功率因数变流器,所有器件可实现双零开关,采用相平面法对整流和逆变两种工作状态进行了归一化分析。在此基础上,讨论实现软开关的最佳谐振控制和参数设计,给出了实验结果。     

基于集成磁技术和恒频脉宽调制的谐振开关变流器

本文分析及研究了谐振开关变流器的工作原理和控制方法,建立了谐振开关变流器各个工作模式的转换条件;把开关变流器中所有主要磁性器件从结构上集中在一起,用一个磁性器件来实现,经过优化设计,磁芯当中的磁通变化量减小,从而降低磁芯损耗,减小磁芯体积。     

单相均匀传输线暂态模型参数计算

现有电力线路分布参数模型与多节集中参数模型是分析高频暂态特性的主要模型,其模型结构复杂,计算量大;单节集中参数模型结构简单,但适用频段范围远低于分布参数模型的首谐振频段。为此,以单相均匀传输线线路末端开路、短路为例,分析了分布参数模型、单节Π(T)、Γ模型的阻抗特性,并根据各模型最低频段等效阻抗的误差分析结果,提出了单节集中参数模型参数计算方法,即以工频等效阻抗、最小(首)谐振频率相等,最低频段内等效电抗综合误差最小为原则,将单节Π(T)、Γ模型的适用频段范围提高到了分布参数模型的首谐振频率,扩大了其适用范围。算例结果验证了该方法的有效性。     

移相控制对称半桥变换器软开关条件

对称半桥变换器移相控制软开关技术利用电路寄生参数产生谐振,实现开关器件的零电压开关状态,主要包括开关器件的寄生电容和变压器漏感。在实际应用中,因寄生参数不够,可通过外加谐振器件的方式帮助软开关。本文简要分析了移相控制对称半桥变换器的工作原理和换流过程。通过对软开关过程中的等效电路分析,获得了谐振器件参数与变换器稳态工作条件之间的条件关系,可作为软开关条件下选择开关器件寄生电容以及外加谐振器件参数的依据。样机实验验证了使用该条件能够作为移相控制对称半桥变换器软开关设计的有效依据。     

基于FRA的发电机转子绕组匝间短路故障仿真研究

基于频率响应法(FRA)理论,对发电机转子绕组匝间短路故障进行仿真研究。采用有限元软件计算某1000MW汽轮发电机转子绕组正常工作及匝间短路故障下的分布电容、电感参数,从而搭建发电机转子绕组二端口网络模型。结果显示,绕组频响曲线谐振峰主要集中在150kHz附近,匝间短路使谐振峰往高频方向移动,且短路越严重,谐振峰位置变化越明显。同时,不同线槽绕组由于分布参数的差异,频响曲线在谐振峰位置和幅值上有明显不同。     

RSD二维数值模拟与预充过程分析

为了加深对反向开关晶体管(RSD)器件原理的认识,本文基于半导体物理基本方程,在二维元胞单元上利用有限差分的方法建立了RSD器件的数值模型。模型考虑了载流子间散射、SRH和俄歇复合、碰撞电离等物理效应。采用实验电路提取的参数建立了RSD谐振预充触发电路的外电路模型。联合器件模型方程组和谐振触发外电路模型方程,利用Matlab语言采用Runge-Kutta和牛顿迭代的方法求解并获得了器件瞬态载流子分布和电压电流波形。本文在对比实验结果的基础上,解释并说明了模型的有效性和误差的产生原因。基于载流子和电流分布变化数据,详细分析了RSD预充过程。发现了预充过程中存在的强烈俄歇复合现象和电流抽取现象将导致预充电流注入的等离子体大量减少,因此不宜直接采用电流时间积分值计算预充电荷总量。     

单相PWM整流器控制器设计与动态特性的改善

通过建立单相PWM整流器的数学模型,分析了电压外环采用PI控制器、电流内环采用比例谐振控制器的双环控制策略,并给出了电压外环PI控制器的设计公式。指出了比例谐振控制器因带宽小会导致系统稳定性降低,采用准比例谐振控制器则不仅可以增加带宽,还可以减小系统对电路参数及电网频率波动的敏感性。针对输出直流电压中二次纹波电压限制了电压外环带宽的问题,对比分析了3种在电压环控制器中抑制纹波电压的方法,提出了一种在比例积分滤波控制器上并联二阶陷波器的改进电压外环控制器。最后,仿真和实验验证了所提出方法的有效性和正确性。     

等效电路—谐振法测量分布参数的原理和方法

本文阐明了用等效电路——谐振法相结合测量分布参数的原理和方法,导出了用于实际测量的计算公式,给出了实验结果和测量精度。一、测量方法的特点测量一个集中电容器或电感器的分布参数在许多场合显得十分重要,比如:在高压强流脉冲放电、电水锤效应、等离子体产生和脉冲放电气体激光器的研究中,都要求陡峭的脉冲     

新型零电压开关谐振直流环节逆变器

为提高逆变器的转换效率,提出一种新型零电压开关谐振直流环节逆变器。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元,使直流母线电压周期性地归零,实现逆变桥开关器件在零电压条件下完成切换,而且辅助谐振单元中的开关器件也可以实现零电压开通和零电流关断。此外,辅助谐振单元中的开关器件和谐振电感都没被设置在直流母线上,降低了辅助谐振单元的损耗。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和回路的参数设计原则。制作一个10kW的实验样机,通过实验结果验证该谐振直流环节逆变器的有效性。     

一种带有宽输出范围的高效LCC谐振变换器

此处提出一种带有宽输出范围的高效LCC谐振变换器参数优化设计方法,采用改进基波分析法对谐振变换器进行原理分析,基于此得到谐振参数与导通角、输入阻抗角和开关频率的关系曲线,以此选择谐振参数。在磁芯结构选型中,采用部分交错结构增加初级和次级的耦合,降低了寄生电容和漏感,减小了损耗。所提变换器通过采用新型开关器件和高频变压器,具有输出电压宽、电压应力低和软开关的特性,适用于高频、宽输出及大功率场合。最后搭建了一台400～800 V输出、输出功率500 W的样机,满负荷时最高效率可达96%。实验结果和理论分析吻合较好,验证了所提谐振变换器理论分析和参数设计的正确性。     

直流母线串联辅助电路的谐振直流环节逆变器

为实现一种结构简单,控制方便,高效率,高功率密度的逆变器,提出了一种新型谐振直流环节软开关逆变器的拓扑结构。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加串联在直流母线上的辅助谐振单元,使直流母线电压周期性地归零,可以实现逆变桥主开关器件的零电压开关,而且辅助开关器件可以实现零电流开通和零电压关断。此外,辅助谐振单元只有一个辅助开关,硬件成本低。分析了电路的换流过程和设计规则,并建立起辅助谐振电路损耗的数学模型,讨论了谐振参数对辅助电路损耗的影响。制作了一个1 k W的实验样机,实验结果表明逆变器的主开关和辅助开关器件都实现了软开关,所以该软开关逆变器能有效地降低开关损耗和提高效率。     

高带宽数字控制LCL型并网逆变器及其提高并网系统鲁棒性的谐振抑制技术研究

数字控制LCL型并网逆变器的固有控制延时会影响原有谐振阻尼方案的控制特性,从而降低并网逆变器在弱电网下的鲁棒性。该文首先基于不同参数建立多机并联系统在弱电网下的多输入多输出矩阵,并推出了确保系统进网电流稳定性以及各模块交互电流稳定性的三条判据。进一步地,基于频域阻抗法分析数字控制延时在模块采用不同开关频率的情况下对系统鲁棒性的影响,进而发现在系统中引入高带宽逆变器对于抑制低频谐振的有效性。然后,分析了高频模块与低频模块之间的交互稳定性,据此选取高带宽并网逆变器的开关频率。最后,在实验室搭建了一台基于新型宽禁带器件GaN的高带宽并网逆变器原理样机,并将其并入低频模块并网系统中,通过实验验证了所提出的高带宽并网逆变器有助于提高弱电网下系统的鲁棒性,从而为提高分布式发电系统的稳定性提供了新思路。     

Boost变换器共模噪声反相补偿法的高频特性分析与改善

反相绕组法是Boost变换器传导共模噪声抑制的一个有效技术,但绕组的寄生参数在高频段对噪声抑制能力有重要影响。通过对计及反相绕组寄生参数的Boost变换器共模等效模型的深入分析,明确寄生参数中的漏感、副边分布电容与补偿电容的串联谐振频率是影响噪声抑制能力的关键因素。优化寄生参数,提高谐振频率是扩大有效频率带宽,改善噪声抑制效果的有效措施。在此基础上,提出以反相1：1变压器代替反相绕组的新方法,该方法可以极大地减小漏感和副边分布电容,提高谐振频率。实验结果表明,反相变压器法较反相绕组法的有效频率带宽及高频段的共模噪声抑制能力得到明显提高。     

峰值负荷功率为一兆瓦的小型结环流器

美帝陆军电子指挥部有关人员研制了一种小型S波段E平面四端波导结式环流器,其尺寸只有7.6×7.6×12.7厘米,铁氧体盘的直径为3.8厘米左右,厚度0.8到0.42厘米。在室温下,不需加冷却系统,峰值负荷功率可达一兆瓦,在15％的带宽内,平均负荷功率可达一千瓦,一分贝的带宽是210兆赫(6.7％),三分贝带宽是470兆     

针对GaN器件的非对称双路同步谐振栅极驱动电路

近年来,氮化镓(GaN)器件凭借其开关速度快、导通电阻小等优点被广泛应用于电力电子变换器中,与此同时,谐振栅极驱动电路也受到广泛的关注,特别是在高开关频率、小功率的应用场合中,用以降低驱动电路的损耗.然而,与硅器件不同的是,GaN器件的开通阈值电压相对较低,且没有体二极管,反向导通压降较大,因此传统的谐振栅极驱动电路不适使用GaN器件.该文针对高频应用场合中寄生参数易引起驱动信号振荡的问题,结合GaN器件特点,提出一种非对称电压的谐振栅极驱动电路.此外,对于需要两个同步开关的应用场合,如开关电感变换器等,采用具有两个二次侧的变压器实现两路隔离同相驱动信号的输出.该文介绍了谐振栅极驱动电路的工作原理,并以效率最优的原则设计电路参数,设计一台开关频率为1MHz的驱动电路样机,并进行实验验证,实验结果与理论分析结果吻合较好.     

基于CPLD的感应加热数控系统设计

叙述了一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)的数控系统在并联超音频感应加热系统中的应用.该数控系统主要包括扫频和频率跟踪两部分,解决了并联逆变器启动和频率跟踪困难等问题,使感应加热系统始终工作在谐振状态.该方案采用PI控制,具有控制跟踪速度快,精度高,可调性强及捕获频带宽等优点.仿真结果表明该方案的可行性.     

弱电网下基于高带宽并网逆变器的并网系统鲁棒性提升技术研究EI北大核心CSCD

数字控制LCL型并网逆变器的固有控制延时会影响原有谐振阻尼方案的控制特性,从而降低并网逆变器在弱电网下的鲁棒性。该文首先基于不同参数建立多逆变器并联系统在弱电网下的多输入多输出矩阵,并推出确保系统进网电流稳定性以及各模块交互电流稳定性的3条判据。进一步地,基于频域阻抗法分析数字控制延时在模块采用不同开关频率的情况下对系统鲁棒性的影响,进而发现在系统中引入高带宽逆变器对于抑制低频谐振的有效性。分析高带宽逆变器模块与低频模块之间的交互稳定性,据此选取高带宽并网逆变器的开关频率。最后,搭建一台基于新型宽禁带器件GaN的高带宽并网逆变器原理样机,并将其并入低频模块并网系统中去,通过实验验证所提高带宽并网逆变器有助于提高弱电网下系统的鲁棒性,为提高分布式发电系统的稳定性提供一种新思路。     

一种使用集总参数元件实现的一分四功率分配器

功率分配是一种常用的无源器件,随着通信设备小型化的要求越来越高,无源器件的体积成为其发展瓶颈.本文基于Wilkinson功率分配器的结构,采用集中参数元件和电容负载法,设计了一种新型的一分四功率分配器,有效减少了电路尺寸.此功率分配器4端口输出,将输入功率进行4等分.使用ADS软件进行仿真,采用非理想元件,减小体积的情况下,由于电路的偶合效应致使性能略有下降.但是有限的带宽仍然是一个有待解决的问题.