基于权重配置的多环路COT控制Buck变换器瞬态性能优化

在多环路恒定导通时间(COT)控制中,控制内环中电感电流和输出电压权重的配置影响变换器的瞬态性能.为了优化输出电容等效串联电阻较小时多环路COT控制Buck变换器的瞬态性能,本文首先分析了电感电流权重和输出电压权重对瞬态性能的影响;然后基于电容电荷平衡原理,通过时域分析分别导出了负载加载和减载时最优瞬态性能的电感电流权...     

固态平板Blumlein线中的GaAs光导开关导通电阻实验

为了研制紧凑型脉冲功率系统,开展了基于固态Blumlein线的GaAs光导开关(PCSS)导通电阻的初步研究实验。结合2mm厚固态平板Blumlein线,利用高功率脉冲激光二极管触发GaAs光导开关,在脉冲偏置电压下,GaAs光导开关非线性导通,经Blumlein线输出22.3 kV高压脉冲至负载,满足紧凑型脉冲功率系统的设计要求。通过偏置电压、输出电压以及Blumlein线阻抗估算光导开关的导通电阻约4.1Ω。另外,研究了GaAs光导开关非线性导通模式下的导通电阻与偏置电压和激光能量的关系。     

振荡雷电冲击电压波形参数分析

为提高气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)可靠性,现场冲击耐压试验至关重要,近年来,振荡雷电冲击电压是该试验常用电压波形。考虑到冲击电压波形随发生器参数及负载变化,它们之间的关系需要从理论上认识清楚。文中根据放电等效电路,建立关于输出电压的三阶微分方程,解得振荡雷电冲击电压及其包络线的时域表达,提取各波形参数,研究它们与负载电容、回路电阻、调波电感之间的关系。结果表明,振荡频率和波头时间由电感和回路电容决定;半峰值时间受波头电阻、波尾电阻和负载电容共同影响;发生器效率随负载电容的增大而急剧下降。当冲击电压发生器参数设计合适时,即使负载电容在大范围内变化,输出振荡冲击电压波形也总能满足标准要求。研究成果对GIS现场冲击耐压试验中电压波形的调节具有很好的指导作用。     

二次型CCM Boost变换器能量传输模式

为了分析二次型CCM Boost变换器输出电压纹波特性,研究其能量传输模式.根据电感电流谷值与负载输出电流的关系,分析二次型CCM Boost变换器在开关管关断期间的能量传输模式,即完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM).分析在忽略输出电容等效串联电阻和存在输出电容等效串联电阻两种情况下,工作于CISM和IISM模式的二次型CCM Boost变换器的输出电压纹波特性,得出CISM与IISM模式的临界电感值和临界工作条件.分析结果表明,当二次型CCM Boost变换器工作于CISM模式,且忽略输出电容等效串联电阻时,输出电压纹波仅由开关管导通期间输出电容电压的下降幅度决定,与电感无关;而当存在输出电容等效串联电阻时,工作于CISM模式比IISM模式具有更小的输出电压纹波.实验结果验证了理论分析的正确性.     

逆变器电容和电感电流反馈方式的比较研究

研究了以电容电流作为反馈量的逆变器电流滞环控制方法,提出实现电路,并从理论、仿真和实验的角度与传统的电感电流反馈方式作比较。研究表明,采用电容电流反馈控制方式,可以使逆变系统的输出电压波形及负载特性得以有效改善。     

级联Boost变换器输出电压纹波分析

级联Boost变换器含有两个LC滤波器,呈现四阶动力学特性,具有宽输入电压范围的特点。其输出电压纹波与电感、开关周期、电容和负载等因素有关,其中输出电压纹波受电容等效串联电阻影响较大。采用时间平均等效原理对级联Boost变换器进行直流稳态分析,分析了两个电容等效串联电阻对输出电压纹波的影响,由理论分析可知电容C1的等效串联电阻对输出电压纹波影响较小,电容C2的等效串联电阻对输出电压纹波影响较大。采用谷值电流控制策略,保证了变换器稳定地工作在较高直流电压传输比的情况下,避免了次谐波振荡现象。实验验证了理论分析的正确性。     

SiC MOSFET栅源回路参数的串联扰动研究

为了使SiC MOSFET工程运用时避免串联扰动的威胁,研究栅源回路参数对串联扰动的影响是很有必要的.研究通过对栅源回路参数的调控,将串联扰动现象分为正压尖峰与负压尖峰两部分进行分析,确定影响串扰电压尖峰的参数,为驱动回路参数设计提供方向性意见.首先建立拓扑简化模型,理论分析影响电压尖峰的栅源回路参数,随后搭建实验平台进行电压尖峰观测以及对理论分析进行实验验证,最后对实验波形进行分析.实验表明,当驱动电阻为0～20Ω、驱动杂散电感为0～300 nH、栅极电容为0～10 nF时,串联扰动随着桥臂自身驱动电阻、驱动杂散电感的增大而增大、随着栅极电容的增大而减小.此外,负载阻抗会影响负压尖峰,尖峰震荡同样会影响器件正常工作.     

一种晶闸管开关冲击电压发生器的工作特性

笔者设计了一种晶闸管开关的冲击电压发生器,它由脉动直流电源供电,增加晶闸管组合模块就可方便地扩展级数提高输出电压,晶闸管组合模块有对负载的单向、双向和续流三种放电工作模式。对充电拓扑电路设计的改进有效地避免了负载上的预脉冲,所给出的充电电阻计算方法能实现各储能电容充电电流的一致,有效抑制了环流,提高了充电效率,文中还给出充电电阻功率选取的计算方法。所进行的变负载放电特性分析表明:感性负载时,减小电感使输出电流脉冲幅值提高、脉宽变窄,特性曲线为设计和用户的使用提供了依据;容性负载时,储能电容的实际等效参数对小容量的电容放电参数有较大影响,为了获取陡前沿电压脉冲和窄电流脉冲,减小回路的总电感是必要的。感性及容性负载的实验放电波形与仿真结果吻合较好。所设计的冲击电压发生器既可用于产生较强脉冲磁场也可用于产生放电等离子体的工业应用中。     

一种适用于燃料电池系统的DC/DC变换器

燃料电池的直流输出电压变化范围大.且其输出电压幅值较低.在实际应用中需要一级大变比升压变换器来与电网或负载所需电压匹配.这里在级联Boost变换器的基础上增加了一个电容,同时使用交错控制技术,构造了一种新型高增益升压变换器.增加的电容不但提升了输出电压.而且使前级电感电流按比例分配到后级和负载中.该拓扑具有大变比升压能力.并且所有开关管和输出二极管的电压应力都明显低于输出电压,实现了前级二极管的零损耗开通和后级输出二极管的零电流关断.详细分析了其工作原理,并通过一台100W原理样机验证了其优点.     

I~2控制Buck变换器稳定性的研究

研究了电感电流检测电阻对电流模式控制开关变换器稳定性的改善作用。以I2控制Buck变换器为例,建立了含有输出电容等效串联电阻ESR(equivalent series resistance)的二阶离散迭代映射模型。在此基础上,通过分析输出电容时间常数和电感电流检测电阻变化时的分岔图、特征根轨迹、最大Lyapunov指数、稳定边界,深入研究了电感电流检测电阻对变换器动力学特征的影响。研究结果表明,增大电感电流检测电阻,可以使变换器在较小输出电容时间常数时稳定工作,拓宽稳定工作范围。最后,通过仿真和实验,验证了理论分析的正确性。研究结果可以推广到其他开关变换器,对开关变换器的设计和优化具有指导意义。     

基于谐波补偿特性的并联型有源电力滤波器开关频率取值研究

分析并联有源电力滤波器开关频率对谐波补偿特性的影响.将并联型有源电力滤波器控制成一阶惯性环节,在不同开关频率时分析各次谐波与补偿特性的定量关系.在广泛应用的数字控制系统中,针对二极管整流加阻感负载和二极管整流加电感、电阻和电容负载两种典型的系统负载情况,通过仿真给出一组曲线,给出补偿后电源电流THD与开关频率的关系,得出补偿特性与开关频率的定量关系.     

晶闸管Marx发生器电路及充放电特性

为满足新兴工业对中小储能功率脉冲电源日益增长的需求,设计了一种采用晶闸管作为主开关的Marx发生器,它由脉动直流电源供电,增加晶闸管组合模块就可方便地扩展级数提高输出电压,晶闸管组合模块有对负载的单向、双向和续流3种放电工作模式。该设计改进了充电拓扑电路,并给出了充电电阻及其功率的计算方法,有效地避免了负载上的预脉冲,实现了各储能电容充电电流的一致,有效地抑制了环流和提高了充电效率。变负载放电特性分析表明,感性负载时减小电感的输出能使电流脉冲幅值提高、脉宽变窄,特性曲线为设计和用户的使用提供了依据;容性负载时储能电容的实际等效参数对小容量的电容放电参数有较大影响,有必要减小回路的总电感,以获取陡前沿电压脉冲和窄电流脉冲。感性及容性负载的实验放电波形与仿真结果比较相符。所设计的Marx发生器在工业应用中既可用来产生较强脉冲磁场,又可用来产生放电等离子体。     

串联混合型有源电力滤波器对三相负载谐波源补偿特性的研究

在分析几种常用负载谐波源特性的基础上，推导出了在谐波环境下三相通用负载、星形和三角形联结负载谐波源的阻抗计算公式、序阻抗和序导纳矩阵。建立了串联混合型有源电力滤波器模型，并研究了该滤波器对星形联结和三角形联结负载谐波源的补偿特性。串联混合型有源电力滤波器适合补偿星形联结和三角形联结负载谐波源，也适合补偿电容性和电感性谐波源。实验结果验证了该结论的正确性。     

TIME DOMAIN ESTIMATION TECHNIQUES FOR HARMONIC LOAD MODELS

ABSTRACT

In this paper we present two novel time domain techniques for load modelling in the presence of harmonics. In the first technique, the harmonic contents of the load voltage and current waveforms are assumed to be known in advance. The second technique uses samples of the load voltage and current waveforms directly. The least errors square parameter estimation algorithm is used to estimate the load resistance, inductance and capacitance. The residual current associated with incomplete extraction of the parameters for all significant signal frequencies is also estimated. We also identify harmonics that are not common between the load voltage and current waveforms. The proposed techniques are applied to synthetic and actual recorded data. The paper's conclusions are based on comparing the results obtained using both techniques.     

直流电网挂接单个三相逆变器的差模传导干扰

为研究挂接单个三相逆变器的直流电网的差模传导干扰,分析了干扰源和耦合路径并建立了差模传导干扰的频域等效电路,在10 kHz~30 MHz频率范围内分析了实验测得的相关器件参数。结果表明计算得到的差模传导干扰频谱和实测频谱一致,证明提出的差模传导干扰频域等效电路及其分析的正确性。研究阻性和感性负载变化下的差模传导干扰所得结论在实测和计算下基本一致。     

EMI滤波器性能影响因素的仿真研究

为了解EMI滤波器性能的影响因素及其具体影响,以滤波器的插入损耗为研究对象,建立了电容和电感的高频等效电路模型,研究了滤波器电容和电感的分布参数、源端和负载端阻抗及滤波器级数对插入损耗的影响,结果表明:电容和电感的分布参数降低了滤波器的整体滤波效果,电容的分布电感主要影响电容支路谐振点之后的高频段部分的滤波性能,电感的分布电容值的改变没有明显改变插入损耗的值;滤波器源端匹配低阻抗时滤波性能较好,滤波器负载端匹配高阻抗时滤波性能较好;滤波器级数每增加一级,插入损耗值增加量约为一个单级时的值,但谐振点没有改变.本文的结论对于EMI滤波器的设计有一定参考价值.     

L型GIS管道对电磁波传播的影响及等效电路建模

在GIS管道中传播的电磁波,在诸如拐弯、盆式绝缘子及套管等结构改变的位置,其电磁场分布会产生局部的畸变。这种畸变通常以集总电路元件的形式补偿到描述电磁波的传输线模型中。本文针对管道L型拐弯讨论了由电感和电容组成的π型和T型两种等效补偿电路。基于电磁场仿真得到的L型管道的二端口网络参数,运用传输线理论导出了补偿电感和补偿电容的计算公式。结合某特高压GIS管道尺寸参数,计算得出π型补偿时补偿电容大约在15~40p F,补偿电感大约在0.08~0.23μH,且随频率变化;T型补偿时,电容值大约在15~32p F,电感值大约在0.1~0.2μH。比较了考虑和不考虑补偿电路两种情况下传输特性的差异,结果表明,两种情况下终端负载上的时域电压波形的差异与负载阻抗大小有关,总体来说终端开路和短路时差别大,匹配时差异小。     

基于双端电气量的同杆平行双回线单线故障测距

考虑同杆平行双回线零序互感的影响,针对同杆双回线单回线故障,提出了一种基于故障线双端电气量的故障测距算法。该算法根据同杆平行双回线单回线内部故障的等效序网图,利用相应故障类型在故障支路的电压边界条件导出其测距方程。算法利用了现有分相电流差动保护提供的单回线本端电压和两端电流工频量,原理上与过渡电阻和系统阻抗无关。通过PSCAD/EMTDC软件,仿真计算了不同过渡电阻、系统阻抗和负荷情况下不同故障点发生各种类型故障的测距情况。仿真测距结果表明,该算法应用于同杆平行双回线单回线故障测距时具有很高的精度,并与过渡电阻、系统阻抗和负荷工况无关。     

舰船电力载波通信的阻抗匹配设计

舰船电网是具有各类负载和变电装置的移动式独立电网。首先提出在舰船照明电网中应用电力线载波通信技术(Power Line Communication),具有信道谐波干扰少、负载简单、脉冲噪声可评估,分布广的优势。而后在考虑趋肤效应的影响下分析计算出包括交流电阻、交流电感和相间电容在内的照明电缆参数,根据传输线理论得出舰船照明电网电力线信道特性阻抗、输入阻抗与频率的关系,实现电力载波调制解调器耦合电路与舰船照明电缆线的两种匹配:一是发射端的共轭匹配,使发射功率最大;二是负载端的阻抗匹配,使接收功率最大。同时给出了适用于舰船电网的电力载波耦合电器的阻抗设计参数。