基于MOSFET适用于母线开关的浪涌抑制电路

依据MOSFET功率开关管可工作于线性区,其寄生电容参数值会影响MOSFET开关特性的固有属性,提出一种基于MOSFET适用于航空航天母线开关的浪涌抑制电路。通过MOSFET外围稍加电阻电容器件等同于改变MOSFET的寄生电容,使其开关特性曲线改变。当母线开关接通时,由于电源输入端滤波电容的影响,将出现浪涌,此时使MOSFET开关管工作于线性区,通过MOSFET的恒流作用,达到为后端容性负载充电,从而起到抑制浪涌的作用。通过原理分析、电路仿真及实验验证,表明该电路能够作为母线开关同时有效起到浪涌抑制作用。     

激光电容半桥串联谐振充电电源研究

在重复率脉冲固体激光器中,由于储能电容需要频繁的充放电,通常采用谐振充电电路以适应其负载的大范围变化。为此研制了开关频率为20kHz,充电电流为2.1A,最高充电电压为1.86kV的半桥串联谐振充电电路。该电路工作于电流断续模式,开关管的开通和关断均为软开关。通过对周期电压、电流递推公式的分析,表明该工作模式中每个周期的平均充电电流均为恒定。应用递推公式计算稳态和暂态谐振电容电压和电流,结果显示暂态最大工作电压是稳态最大电压的2倍,暂态最大电流为稳态最大峰值电流的1.5倍,为谐振电容和开关管的选取提供了依据。     

一种新型吸收电路在光伏逆变器中的应用

吸收电路又被称作"缓冲电路"。在电路中,因为过电压或者过电流会对小器件带来一定的损耗,所以吸收电路有着保护电力电子器件的作用。同时,电力电子器件开通和关断时刻所承受了一定的电压、电流波形,吸收电路也可以对此进行改善。众所周知,电子电力器件的启动与关闭都不是瞬时完成的,往往都处于不断的开关状态。采用吸收电路都可以改善以上所说的电力电子器件的开关工作条件。而在传统的吸收电路中,由于放电回路采用耗能元件电阻就会由于放电过程中的能量消耗使电阻过热,对电子电力器件产生影响。增大吸收电容的数值,才能使更好地吸收过电压,才能得吸收电路放电时间也相应地增加,能更好地适应电力科技的发展趋势。所以,相关部门就要革新新型的吸收电路以求发展。本文主要针对光伏逆变器,吸取资料,分析新型吸收电路在光伏逆变器中的应用与发展。     

基于Matlab设计的软开关型APFC电路

将一种改进型软开关电路与Boost电路相结合,组成一种软开关型有源功率因数校正(APFC)电路。软开关型APFC电路的主电路是将输入端的交流变换为直流,并在软开关条件下实现功率因数校正。基于Boost型功率因数校正电路,利用改进型ZVT(Zero Voltage Transition)实现软开关。电路由基本Boost电路和辅助谐振网络2部分组成。电路中的主开关管是零电压开通和零电压关断的,辅助开关管是零电流开通和零电压关断的。在软开关型APFC电路中,选用平均电流控制方式。给出了电路中主要元器件参数(升压电感、滤波电容、辅助电感、辅助电容、采样电阻及输出负载)的选取方式,仿真结果表明,功率因数可达0.9976。     

有源箝位软开关全桥Boost变换器

提出一种含有源箝位辅助电路的软开关全桥Boost变换器,其利用电感与电容谐振实现主开关管的零电流开通与零电压关断。有源箝位电路即可抑制变换器工作时可能出现的电压过冲,又可将箝位电容吸收的能量返还回主电路,且箝位开关管以零电压方式开通与关断。输出端采用倍压整流,可以降低变压器匝比。最后利用硬件实验波形验证了所述变换器的有源箝位和软开关特性。     

开关式励磁调节器主回路研究

开关式励磁调节器主回路设计中需要考虑的两个主要问题是开关器件的尖峰电压和冲击电流。在分析了关断过程中产生尖峰电压的主要原因基础上,提出了开关式励磁调节器限制ＩＧＢＴ（绝缘栅双极型晶体管）关断时的尖峰过电压的有效方法,即直流发电机两端并联大容量电容和ＩＧＢＴ两端并联吸收网络,并根据开关状态下电路的近似分析证明了并联大电容以后的稳定性,另外分析了产生开通时冲击电流的原因,还给出了立回路缓冲网络参数确定     

准谐振软开关双管反激变换器

在传统双管反激变换器基础上,通过引入谐振网络,并用开关管替换一次侧的一个钳位二极管,提出一种准谐振软开关双管反激变换器。该变换器具有双管反激变换器的优点,所有开关管电压应力钳位在输入电压,因此可选取低电压等级、低导通电阻MOSFET以提高变换器的效率、降低成本;利用谐振电感与隔直电容谐振,实现变换器全部开关管的零电压导通(ZVS),减小了开关管的开通损耗。同时漏感能量回馈到输入电源,减小了谐振电感电流的反向峰值,降低了开关管的关断损耗,进一步提高变换器的效率。本文研究变换器工作在励磁电感电流单向工作模式时的工作原理和工作特性,重点分析开关管电压、电流应力及其ZVS条件。最后,设计一台60W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

新型无源无损软开关boost变换器研究

软开关技术能够有效改善功率开关管的工作环境,降低开关损耗,提高变换器的效率。该文分析和实现了一种最小电压应力的无源无损软开关boost变换器。其无源无损软开关电路仪由电感、电容和二极管组成。它利用电感和电容的谐振工作实现能量的传递,并将开关瞬态的能量在个开关周期内转移到负载端,从而实现无源无损软开关。文中对电路的各种工作模态进行了详细分析,并给出了软开关环节中的参数设计方法：250W的样机实验表明,该变换器实现了主功率开关管开通时的零电流开通和关断时的零电压关断,开关管上的电压应力最小,其值与输出电压相等。具有较为广阔的应用前景。     

高效率准谐振Buck变换器设计与研究

电感电流临界连续工作模式(BCM)Buck变换器,在电感电流下降到零时,输出滤波电感和开关管并联电容谐振即准谐振(Quasi Resonant)(QR)。在开关管两端电压谐振到零的时候开通开关管,则可以实现零电压零电流开通(ZVS/ZCS)。本文通过详细分析输出电感与开关管并联电容的谐振过程,得出开关管两端电压为零的时间,并且通过设计延时电路,以保证输入电压变化时依然能够实现零电压和零电流开通(ZVS/ZCS)。在开关管关断时由于开关管两端并联了谐振电容,可近似认为是零电压关断。而且Buck变换器工作于BCM模式时输出滤波电感体积小,动态响应速度变快,二极管自然关断,没有反向恢复损耗。最后设计了一台3kW的原理样机,最高效率可以达到98.7%。     

一种最小电压应力的无源无损软开关技术

电力电子变换器开关频率的提高,减小了变换器的体积,提高了功率密度,但同时也增加了变换器的损耗。软开关技术能够有效改善功率开关管的工作环境,降低开关损耗,提高变换器的效率。本文探讨和实现了一种最小电压应力的无源无损软开关拓扑结构。该结构由电感、电容和二极管组成。它利用电感和电容的谐振工作实现能量的传递,并将开关瞬态的能量在一个开关周期内转移到负载端,从而实现无源无损软开关。文中对电路进行了工作模态分析,给出了软开关环节中电感和电容的参数设计方法,并搭建了一个功率为250W 的实验样机,对理论分析进行了验证。实验结果表明,该结构实现了主功率开关管开通时的零电流开通和关断时的零电压关断,开关管上的电压应力最小,其值与输出电压相等。     

MOSFET漏源极电压反馈限流

介绍了一种脉宽调制(PWM)电机调速系统的电流控制方法。根据MOSFET的自身导通电压与电流之间的关系特性,对MOSFET漏-源极电压进行采样,并结合控制触发脉冲,实现了对功率器件的脉宽限制,达到了电流限制目的,从而省去了电流直接检测元件,具有很好的实际应用价值。     

Protective system for a high-power capacitor bank

A new protection system for capacitor banks in the case of a short-circuiting accident is described. A pulsed power system composed of many capacitor units and closing switches is well known for producing a controlled pulse current of high power as for the power source of a plasma experimental device, etc. According to the increase of capacity of a bank system, it becomes important to protect the whole bank system from a short-circuiting accident in a capacitor unit. Although some protective ideas have been proposed, these conventional ideas have not been sufficient to absorb the energy flowing into the failure unit from other normal units. Constructing the new 1-MJ capacitor bank for a plasma experimental device, a newly conceived protective device is designed. The new protection system can absorb the bank energy and suppress the short-circuiting current flowing into the failure capacitor units, and overcomes the defect in former protection systems. To confirm the utility of a new protection system, a test of a protection resistor imitating the actual bank circuit was made. The test result showed that absorbable energy for the unit ceramic resistor amounted to 1500 Joule/cc. The new system is adopted to the bank system of the TPE-1RM15 plasma experimental device.     

Synthesis of general impedance with simple dc/dc converters for power processing applications

A general impedance synthesizer using a minimum number of switching converters is studied in this paper. We begin with showing that any impedance can be synthesized by a circuit consisting of only two simple power converters, one storage element (e.g. capacitor) and one dissipative element (e.g. resistor) or power source. The implementation of such a circuit for synthesizing any desired impedance can be performed by (i) programming the input current given the input voltage such that the desired impedance function is achieved, (ii) controlling the amount of power dissipation (generation) in the dissipative element (source) so as to match the required active power of the impedance to be synthesized. Then, the instantaneous power will be automatically balanced by the storage element. Such impedance synthesizers find a lot of applications in power electronics. For instance, a resistance synthesizer can be used for power factor correction (PFC), a programmable capacitor or inductor synthesizer (comprising small high‐frequency converters) can be used for control applications. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

用于电磁声发射的脉冲激励源设计

对金属结构进行电磁加载,会在裂纹处产生应力波信号,利用该现象可以实现对金属缺陷的无损检测,即电磁声发射技术。脉冲激励源作为电磁加载的核心,其输出电流的频率、幅值等参数对加载效果有显著影响。针对电磁加载实验中对激励源的要求,设计基于半桥型开关电路原理的可调稳压电源、以电容器作为储能元件的充放电回路,并利用单片机实现对电容充放电过程的调控,以产生频率和幅值可调的脉冲电流。将激励源应用于电磁加载实验,输出结果达到了设计要求。     

A PWM controlled variable damping resistor for protecting the power capacitor/passive power filter

A protection device for the power capacitor/passive power filter has been proposed. This device includes a control circuit, a conventional switch, a PWM switch and a resistor. The PWM switch is connected in parallel with a resistor to form a variable damper, serially connected to the power capacitor/passive power filter, in order to avoid the resonant amplification phenomenon. A conventional switch is used to switch on/off the power capacitor/passive power filter to the power distribution system. The control circuit calculates the voltage and the current of the power capacitor/passive power filter and compared to their upper tolerance values. The compared results are adapted to determine the duty ratio of PWM switch and the operation of conventional switch in order to protect the power capacitor/passive power filter circuit from the damage of over-voltage/over-current. Besides, this protection device can also improve the inrush current problem of the power capacitor/passive power filter at the instant of turning on. The performance of the proposed protection device has been verified by computer simulation. The simulation results show that the proposed PWM controlled variable damping resistor has the expected performance.     

基于桥臂电路的能量有源回馈吸收单元研究

提出一种基于桥臂电路的能量有源回馈吸收单元(EARS),不仅能够实现桥臂电路的软开关,还能解决能量回馈过程中的环流问题。EARS由无源软开关吸收回路和能量有源回馈支路构成,无源软开关吸收回路能够实现主电路开关管的零电流开通和零电压关断;而储存于缓冲电容的能量则能通过能量有源回馈支路返回至电源侧,并解决了无源回馈支路中的环流问题。能量有源回馈支路中辅助开关管的控制策略简单并且与主开关管相互独立,有利于系统模块化,提高了系统的可靠性。最后,通过搭建1 k W的能量有源回馈吸收单元实验平台,对上述电路拓扑的有效性和优越性进行验证。     

针对碳化硅器件的高频逆变器缓冲电路设计

由于大功率、高频高温等运行环境的需求,碳化硅(SiC)器件成为新一代半导体器件的代表,但其尖峰问题一直制约着这一新型器件的发展。以SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)为研究对象,着重从逆变器中运用SiC器件的方面来进行尖峰问题的研究,分析了SiC MOSFET在开关过程中产生尖峰和振荡的原因,通过增加RC缓冲电路的方法对SiC的尖峰和振荡问题进行优化,结果证明RC缓冲电路可以降低SiC器件产生的尖峰和振荡。通过多组实验进行数据曲线的拟合,确定了RC缓冲电路中缓冲电容与缓冲电阻的关系表达式。     

一种新型的PWM变换器LCL滤波器有源阻尼控制策略

本文提出了一种新型的PWM变换器LCL滤波器有源阻尼控制方法。针对LCL滤波器的谐振问题,传统的方法是在滤波电容上串联电阻来抑制谐振,但这种方法会带来功率损耗。通过有源阻尼控制,可以有效地抑制LCL可能带来的谐振。在有源阻尼方法基础上提出了滤波电容电流反馈的设计方法,同时结合滤波电容电流估算的方法,实现了无附加电流传感器的LCL滤波器的有源阻尼控制。这种方法可以有效地抑制系统谐振,改善变换器输出电流波形,同时不需要增加额外的传感器。实验结果验证了这种方法的有效性和实用性。     

反激变换器功率场效应管开通电流尖峰分析

反激变换器功率场效应管开通瞬间存在较大的电流尖峰,不仅产生电磁干扰,增加开关管的电流应力,而且当采用峰值电流控制方式时,可能导致开关管误动作。通过建立包括电路和变压器杂散分布参数的模型深入分析了电流尖峰的影响因素,提出相应的抑制措施,并进行了实验验证。