PSM功率控制大功率感应加热电源及应用

采用一种脉冲均匀密度调制（Pulse Symmetrical Modulation,简称PSM）功率控制逆变器和2SD315A集成驱动电路,设计出感应加热电源,该电源已用于汽车配件热处理.逆变器采用全桥串联谐振式逆变电路,具有逆变和功率调节两个功能.逆变器的开关管按照PSM的控制策略实现了功率控制.逆变器自动跟踪负载谐振频率,控制开关管在零电压开通和零电流关断,实现ZCS和ZVS软开关,大大减小了开关器件的功率损耗,逆变器的输出功率因数接近1,提高了整机的效率.     

无中性点电位变化的并联谐振软开关逆变器

为了实现逆变器的高效率和高性能运行,提出一种新型直流母线并联谐振零电压过渡软开关逆变器,通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元,实现了逆变桥开关器件的软开关动作,同时,辅助谐振单元的开关也为软开关动作。此外,电路中避免了使用大电容,没有中性点电位的变化问题。该电路对谐振元件和辅助开关的功率要求较低,控制简单且不依赖于负载条件。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方法。制作一个10kW的实验样机,通过实验结果验证该软开关逆变器的有效性。     

具有简单辅助电路的并联谐振直流环节软开关逆变器

为克服传统硬开关逆变器存在的缺点,提出了一种新型并联谐振直流环节软开关逆变器,其辅助谐振电路含有耦合谐振电感,结构相对简单,有利于降低硬件成本。通过辅助电路的谐振使直流母线电压下降到零时,逆变器的主开关可以完成零电压开关,同时辅助开关也可以在辅助谐振电路的工作过程中完成软开关,而且直流母线零电压持续时间可以自由选择,与负载电流和谐振参数无关。文中依据不同工作模式下的等效电路图,对其工作原理进行了分析,给出了软开关的实现条件和逆变器的控制方法。制作了一个140W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。     

一种基于并联谐振的高频隔离型并网逆变器

针对DC-DC变换型高频隔离型逆变器中开关损耗大、电压尖峰大、稳定性差的问题,提出由并联谐振与传统DC-DC变换型逆变器相结合的新型逆变器电路拓扑。该逆变器可以实现高频功率器件的零电压开通、体二极管和整流二极管的软关断,从而消除功率器件的开关尖峰,减小逆变器的损耗。详细介绍电路的工作过程和各开关器件软开关原理,同时建立电路的谐振等效模型,以及谐振参数对增益和软开关的影响关系,给出谐振参数的设计原则。为了消除由于加入死区而引入的低次谐波,在控制系统中添加了死区补偿,以提高逆变电流质量。最后制作实验样机,经过实验验证电路拓扑和控制策略的正确性。     

PSM高频逆变电源在金属针布热处理中的应用

根据金属针布热处理工艺的要求,采用脉冲均匀密度调制(Pulse-SymmetricalModulated,PSM)功率控制串联谐振式DC/AC逆变器,设计了100kHz/5kW金属针布高频感应热处理电源。逆变器采用全桥串联谐振式电路,具有变频和功率调节两个功能。逆变器的开关管按照PSM的控制策略实现功率控制;逆变器跟踪负载谐振频率,控制开关管在零电流下开通和关断,实现零电流和零电压软开关。将本文设计的金属针布高频感应热处理电源应用于实际系统,改变了传统的热处理工艺,具有节能、加热温度均匀等优点。     

1 MHz并联型谐振逆变器锁相环设计号性能分析

提出一种实用的固态兆赫级感应加热电源锁相环设计电路,对其锁相时间、捕捉时间以及系统的稳定性能进行了验证,并利用该电路对并联谐振逆变器进行控制,使得功率MOSFET实现零电流零电压开关。逆变器的工作频率跟踪系统固有谐振频率,使该电源始终运行在负载功率因数近似于1的准谐振状态。     

一种高效率三相逆变器拓扑结构及其实现方法的实验研究

对一种软开关三相SPWM逆变器的控制策略及实现方法作了详细的实验研究。该软开关三相逆变器的辅助谐振电路仅使用1个功率开关器件和6个二极管,电路结构简单,控制方便,而且由于该辅助谐振电路仅在逆变器三相桥臂上的功率开关器件需要开通的前若干微秒时间内软开关工作,其功率损耗很小,从而提高了系统的效率。实验结果证明了本控制策略的正确性。     

基于基波矢量的PRC逆变器开关状态分析

在只考虑基波的情况下,采用谐振槽路相量分析法,分析了基于负载并联谐振电路(Parallel Resonent Circuit,简称PRC)的正弦波逆变电源中负载变化对开关器件软开关运行状态的影响.分析发现,当逆变器负载由重向轻合理变化时,逆变器的工作状态趋向于容性,即电流相位超前于电压相位单调变化.因此,为了使逆变器能有较好的工作状态,PRC电源适合用于负载变化范围不大的场合,以确保逆变器在感性状态下工作.通过仿真和试验证明了分析的正确性.     

直流母线与辅助电路并联的谐振直流环节软开关逆变器EI北大核心CSCD

谐振直流环节逆变器的直流母线上通常设置了一个辅助开关器件,制约了其效率提高,这也是其在高功率领域应用推广不多的原因之一。为解决这一问题,文中设计的谐振直流环节软开关逆变器的辅助电路与直流母线并联,辅助开关器件和谐振元件均没有串联在直流母线上,有助于提高效率及降低辅助谐振电路的功率损耗。文中对所设计的电路拓扑结构采用相平面分析法来分析其动力学行为、软开关实现条件以及设计规则,并建立起辅助谐振电路损耗和效率提高值的数学模型。搭建一台10 k W的实验样机,将实验结果和硬开关逆变器比较,结果表明,设计的逆变器满载时的效率提高值高于轻载时的效率提高值。因此,文中所设计的软开关逆变器有利于减小辅助谐振电路的能耗,保障电能的高效利用。     

一种高效率三相逆变器拓扑结构及其实现方法的实验研究

本文就一种软开关三相SPWM逆变器的控制策略及实现方法作了详细的实验研究。该软开关三相逆变器的辅助谐振电路仅使用1个功率开关器件和6个二极管，电路结构简单，控制方便，而且由于该辅助谐振电路仅在逆变器三相桥臂上的功率开关器件需要开通的前若干微秒时间内软开关工作，其功率损耗很小，从而提高了系统的效率。实验结果证明了本控制策略的正确性。     

数字控制有源功率因数校正器的设计

直流电源系统是变电站的重要组成设备,它可为负载提供不间断电源,因此要求应用于直流电源的高频开关电源模块必须具备功率因数校正功能。利用Freescale新型号MC56F8025的高性能特性,完成了基于DSP的具有软开关特性的数字控制有源功率因数校正(Active Power Factor Correction,简称APFC)电路的设计,描述了系统设计过程。最后通过2.2kW的实验样机验证了数字控制的优良特性。     

新型机车控制电源研究

随着电力机车技术的发展,作为机车控制电源的相控整流电源已经不能满足机车设计水平的要求,本课题旨在研究一种高频开关电源取代传统的相控整流电源,使机车的电源水平提高到一个新的水平。主电路采用全桥DC/DC变换器拓扑结构。主开关管采用三菱公司的智能功率模块IPM。副边整流采用由两个快恢复二极管构成的全波整流结构。控制电路采用以UC3846为核心的电流型控制方式,并利用UC3846芯片的电流限制和外关断能力实现系统的软起动及保护。系统设计了恒压和恒流工作模式的自动转换电路,以实现平滑的充电模式的转换。并且给出了实测波形。     

基于图腾柱无桥PFC的软开关控制变换研究

随着数据中心所需能量的日益增长,对于变换器高性能指标的追求十分迫切。文中设计了基于图腾柱结构实现高效高功率密度的软开关功率因数校正(PFC)电路,采用无桥PFC拓扑结合第三代宽禁带氮化镓器件,通过全数字控制方法实现电路在电流临界和准方波2种状态下切换工作,保证变换器在具备PFC功能的同时实现开关管零电压开关(ZVS)。首先介绍了图腾柱无桥PFC基本电路结构,通过分析电路暂态过程得出实现软开关特性的条件;然后根据全数字双闭环控制方法实现系统PFC功能,结合数学仿真模拟不同状态下图腾柱PFC输出特性;最终搭建了1台输入有效值220 V,输出48 V/400 W的AC/DC变换器。结果表明,系统在实现PFC功能的同时,可在全输入电压范围内保持ZVS特性,验证了电路设计及控制策略的可行性。     

一种改进型大功率BUCK变换器分析与设计

针对当前高频感应加热电源直流斩波调功环节损耗大的缺点,研究了一种适用于大功率场合的ZCT-PWM软斩波变换器,对感应加热电源进行斩波功率控制。通过增加辅助开关管和谐振器件,实现了主开关和辅助开关的软开通和软关断。对电路工作过程进行了分析,然后给出了谐振器件的详细设计方法,并通过实验对分析过程进行了验证。     

燃料电池系统宽范围输入电压变换器设计

燃料电池输出特性较软使得其系统中单向DC/DC变换器需要较宽的输入电压,从而限制了该变换器的应用。文章利用双管Buck-Boost级联电路可根据输入电压的大小自动切换升/降压工作状态来获得合适的恒定的输出电压的优点,对该级联电路设计了基于平均电流控制的电压、电流双闭环控制环路,从而实现其在宽范围输入电压下得到恒定的输出电压,可为燃料电池系统后级变换器提供稳定的输入电压,并降低其设计和优化的难度,还有效解决传统单管Buck-Boost电路开关管电压应力过高的问题。仿真和小功率样机的实验研究验证了所提采用双闭环控制环路的升降压变换器在宽范围输入电压下均具有良好的性能。     

整合式单开关两路恒流输出LED驱动电源

提出了一种整合式单开关两路恒流输出LED驱动电源。该LED驱动电源由非隔离Buck-Boost和Buck变换器通过一个有源开关整合而成,简化了控制环路。采用恒导通时间COT(constant on-time)控制,消除了Buck功率因数校正PFC(power factor correction)变换器输入电流的死区。因此,该驱动电源的输入电流谐波很容易达到IEC61000-3-2 C类法规的限值。利用其中的无源均流网络,仅须控制其中一条输出支路的电流,即可实现对另外支路的均流控制,简化了控制电路。该变换器结合了Buck-Boost变换器功率因数高与Buck变换器效率高的特点,所提出的LED驱动电源在电压全范围应用下实现了高效率和高功率因数。最后,搭建了一台56 W的两路输出实验样机,效率达到93.5%,验证了理论分析的正确性。     

软交换技术及其在电力系统中的应用

软交换技术是把呼叫控制功能从媒体网关中分离出来,通过服务器上的软件实现基本呼叫控制功能,它具有伸缩性强、接口标准、业务开放等特点,发展极为迅速。首先介绍了软交换网络的层次结构及其功能协议,分析了电力行业目前的主要需求,在此基础上提出来了将软交换技术应用在电力系统中的设想,并给出了其在电力通信网中的应用模型,着重介绍了软交换技术在电力调度和电力行政长途电话网中的应用,最后对其应用于电力系统中的优点进行了探讨。     

一种高效倍压升压型软开关功率因数校正电路

提出一种高效零电压转换倍压升压型变换器的功率因数校正电路。新型软开关技术可以实现整流器主开关和无源开关零电压转换,而辅助开关零电流通断。所述软开关技术没有增加电路主开关的电压和电流应力。由于所用电路主电路导通流经更少的半导体功率器件,因此具有较少的器件导通损耗。该电路结构适合低压输入和中高功率应用场合。计算机仿真和实验样机验证了理论预期。该样机实现转换效率高达97%,功率因数为0.992。     

三电平Boost变换器软开关技术的研究

针对软开关多电平变换器具有效率高、功率因素高、开关应力小等众多优点,在原三电平Boost变换器基础上,提出了一种新型Three Level Boost软开关电路。首先分析了在不同模式下Boost TL电路结构的优缺点,同时给出了电路实现最优效果的控制模式;接着,提出了一种新型Boost TL软开关电路,通过对电路工作模式进行详细分析,给出了Boost TL变换器实现软开关运行的条件。最后,通过Saber仿真,验证了理论设计的正确性和可行性。     

新型斩波电路在感应加热电源中的应用研究

介绍了一种应用于中频感应加热电源的新型软斩波电路.与传统晶闸管感应加热电源相比,采用该斩波电路的中频感应加热电源中的功率器件实现了软开关,降低了功率器件的开关损耗,提高了整机效率,改善了输出功率因数.分析了电源的结构和工作原理,设计了一台基于该新型电路的样机,实验验证了该电路的优点.