数学变换理论应用于电路系统的过渡过程

在电路理论中,线性电阻元件的电流与电压的关系是代数的形式;线性电容和电感元件的电流与电压的关系是微分或积分的形式,含有电容和电感元件的电路,称为动态电路。由一个稳定状态到另一个稳定状态,需要有一个过渡过程。     

适用于Buck电路的一种改进型软开关实现方法

用同步整流加电感电流反向的方法可实现Buck电路开关管的ZVS，但该方法的电感电流纹波比较大．从而会引起较大的输出电压纹波，只适用于对输出电压纹波要求不高的场合。若靠单纯增加输出滤波电容的数量来降低输出电压纹波会大大增加变换器的成本。文中提出了一种改进方案，通过附加一个电感和较小的电容，在实现开关管ZVS的基础上大大减少了输出电压纹波。最后的实验结果验证了该电路的工作原理及有效性。     

本质安全电路中的电火花

本质安全电路的电压、电流及储能元件是电火花的重要来源。借助现行的国家标准GBT/3836.4-2021的评定方法，简述了电压、电流的匹配关系及电容、电感元件的储能能力，利用运算放大电路推理出虚拟电容、虚拟电感潜在的危险，为本质安全电路中的电火花评估提供了理论指导。     

一种大变比电路的新型电容电荷平衡控制策略

为提高负载动态响应特性,针对抽头电感同步整流Buck变换器所实现的大变比降压电路的特点,本文提出一种变结构电容电荷平衡辅助电路控制策略。所提出的控制策略根据电容电荷平衡原理,在负载发生变化时通过辅助电路改变主电路结构,使电感电流变化率适时变化,以克服恒压输出电力电子变换器负载突变时由于电感电流变化率受限而影响输出电容电压变化的不足。通过理论分析表明,所提出的控制策略辅助电路结构简单,无需增加磁性器件;控制逻辑能使变换器在负载扰动下实现快速的输出电容充放电平衡,具有较强的负载扰动抑制能力;控制方法具有快速动态响应、不影响稳态特性且过冲小等优点。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

一阶电路三要素法的一种证明方法

三要素法是分析一阶动态电路的一种非常重要的方法,教材都是通过求解一阶微分方程,给出了一阶RL电路中的电感电流,或者一阶RC电路中电容电压的三要素求解法,而电路中的其他电流和电压也可以利用三要素法来求解,教材对此一般根据一阶微分方程理论进行推广,或者只是简单说明.利用叠加定理、替代定理和齐次性定理,证明了在直流电源的激励下,一阶电路中的任意电压和电流都可以利用三要素法来求解.     

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%。     

基于网侧功率前馈的二倍频功率有源解耦控制

在单相脉宽调制(PWM)变流器中输入功率存在二倍频波动,会导致直流侧电压二倍频纹波含量较高,需要大容量电容进行滤波.设计了H桥结构的有源功率解耦电路来吸收二倍频功率波动,通过网侧电压电流可计算输入的二倍频功率波动,进而获得二倍频有源功率解耦电路中电感电流或电容电压指令,并利用单电感电流控制环或电容电压外环电感电流内环的双闭环控制方式实现二倍频功率的有源解耦控制.分析对比了有源功率解耦电路采用电感电流单闭环控制方式和电容电压双闭环控制方式的优缺点,指出双闭环控制方式具有稳定性强、响应速度快等优点,并通过Matlab/Simulink仿真和Typhoon HIL602实验平台验证了该控制策略的有效性.     

Boost DC-DC电路的启动性能分析

针对3个典型(单、双和三电感)升压电路的启动性能分析问题,应用PSIM仿真软件,调整3个重要影响参数(电感、电容和电流放大倍数),在获得稳定输出电压前提下,记录输出信号延迟和电路功耗的仿真数据,绘制三维图(电感/电容,电流放大倍数,延迟)和功耗延迟关系图,从中获得电路启动延迟性能和电路功耗折中考虑的最优区域。     

动态电路初始值的研究

储能元件初始值的确定对研究动态电路的分析至关重要。通过对四个典型的RC常态电路、病态电路的电容初始电压及冲激电流的分析,系统、深入地探讨了RC常态电路、病态电路在有界电源激励下的初始值的确定,并得出在病态电路中的电容电流必是冲激电流的重要结论和三种RC病态电路电容电压初始值的求解方法。从理论上更深入了对RC病态电路初始值乃至电路暂态响应的认识,解决了RC病态电路初始值求解难的问题。     

Simulink在电路分析中应用

简要介绍了Matlab语言中Simulink工具箱的特点和用途,说明了其与电路分析和计算有关的Simulink、SimPowerSystems和Extra Simulink等库集。以电路课程中直流稳态电路、暂态电路和正弦稳态电路中的具体电路为例,探讨了如何利用Simulink建立电路模型、进而分析和计算电路的方法,其中包括对直流电阻电路求取电流,对含电压控制电流源(VCCS)的电阻电路求取电压、电流和独立电流源功率等,对一阶电感电路求取电感电流和电压源电流,对正弦稳态电路求取支路电流、电容电压和电源产生的复功率等,并总结出了一些使用技巧和具体方法。所得仿真结果与理论分析一致,为Simulink应用于电路课程的计算机辅助分析提供了参考。     

单极性电流控制半桥电压平衡电路研究

电压平衡电路不但可以将两线制直流微网转变成三线制直流微网,而且还可以应用在平衡串联电容或电池组电压等场合.半桥电压平衡电路具有结构简单、成本低廉等优点.但是,在互补驱动条件下,当电感电流工作在双极性时存在无功电流.因此,在前期研究基础之上,提出了单极性电流控制方法,详细地分析了单极性控制下半桥电压平衡电路工作原理.仿真...     

自适应导通时间降压电路的虚拟ESR环路设计

由于陶瓷电容极小的ESR的原因,自适应导通时间降压电路在输出全陶瓷电容的情况下,输出电压无法提供足够的同电感电流相位的纹波电压做反馈使用,只能靠虚拟ESR电路提供足够的纹波来做反馈使用,并保证电路的正确工作。本文介绍了一种虚拟ESR电路的设计方式。     

开关电源整流电路功率因数校正的研究

详细分析了整流电路输入电流与输入电压之间存在相位差和功率因数低的原因。通过在整流输出端与电容之间增加一个Buck电路,分析了Buck型PFC拓扑电路的工作原理及电感电流的工作模式,通过控制该电路的开关管占空比大小的方法,使整流输出端呈阻性负载,迫使输入电流去跟随输入电压的相位。理论分析Buck电路的工作原理,仿真和试验验证了通过改变开关管的占空比能有效地实现功率因数校正。     

一种新型电压均衡方法在串联储能系统的应用

超级电容串联储能系统的单体电压不均衡会影响超级电容的使用寿命和能量利用率。现有DC-DC电压均衡方法中所采用的传统变换器拓扑结构复杂,电路中开关管、电感、变压器等元器件的数量较多。采用一种基于Boost拓扑结构的电压均衡充电系统,由于其单开关、单电感的Boost电路结构降低了电压均衡电路拓扑结构的复杂性,提高了系统可靠性。分析了电路的均衡过程,利用推导的等效电路分析了电压均衡原理,并给出了恒电流输入-恒压充电方法。通过对3个超级电容组成的串联系统进行试验,结果验证了充电系统具有均较高的效率。     

三相单开关零电流Cuk型功率因数校正器的研究

提出了一种新颖的三相Cuk型高功率因数校正电路。在电路拓扑中采用三相全桥整流桥和单管功率开关实现高功率因数和低谐波电流输入；同时在中间储能电容(过渡电容)上串联一电感以及在续流二极管上并联一小电容，使得电路工作在复合谐振状态，从而获得零电流开关。文章分析了电路的工作原理，仿真验证了理论分析结果，同时一个2kW的试验电路验证了结论的正确性。该电路具有输出电压调节范围宽、功率因数和效率高等特点，具有很好的实用化前景。     

MOSFET开关过程的研究及米勒平台振荡的抑制

设计功率MOSFET驱动电路时需重点考虑寄生参数对电路的影响。米勒电容作为MOSFET器件的一项重要参数,在驱动电路的设计时需要重点关注。重点观察了MOSFET的开通和关断过程中栅极电压、漏源极电压和漏源极电流的变化过程,并分析了米勒电容、寄生电感等寄生参数对漏源极电压和漏源极电流的影响。分析了栅极电压在米勒平台附近产生振荡的原因,并提出了抑制措施,对功率MOSFET的驱动设计具有一定的指导意义。     

单相有源功率因数校正器直接储能控制的研究

对于传统的单相有源功率因数校正器（APFC）,一般采用电压外环、电流内环的双闭环控制结构,直接控制输出电容电压和中间电感电流,能够获得良好的控制效果。将直接控制电容电压和电感电流的控制策略引申为直接控制电容电压平方和电感电流平方,即无源器件的直接储能控制,对传统有桥结构的单相APFC进行理论分析、仿真分析和试验验证。结果表明,通过直接控制电容电压平方和电感电流平方,单相APFC能够获得满意的动态和静态特性。该方法可以推广应用到包含有控制电容电压和电感电流的其他类型电力电子变换器。     

新型谐振式开关电容变换器及其潜电路分析

针对传统三电平开关电容变换器存在硬开关或软开关实现较苛刻的不足,提出一种恒流充电谐振放电的新型1/2降压式开关电容变换器,谐振电容的谐振电流脉冲数减半,增大了电流占空比,降低了谐振电容的阻性损耗。以电路谐振和能量变换的规律,分析了输出电压、充电脉冲平均电流和变换效率等数学表达式,并得出一种简单的减少潜电路产生的新方法。这种谐振型开关电容变换器在一定范围内可通过调频方式调压,是一种谐振电感量小且效率高的直流变换器。最后通过仿真和实验验证了电路及其分析过程的正确性。     

抑制单级功率因数校正变换器中电容电压的方法

本文分析了单级功率因数校正交换器存在储能电容电压过高的内在原因，提出了抑制电容电压的几种方案，并进行了电路分析和仿真试验。根据实验和电路分析结果，串联充电，并联放电方案和电感电流临界工作模式方案，在抑制储能电容电压方面是两种最优的解决方案。     

新型单相Boost软开关功率因数校正电路研究

针对传统斩波电路开关管工作在硬开关状态时开关损耗大、功率因数低的缺点,提出一种新型的Boost软斩波电路,增加谐振元件电感、电容。通过合理安排电感电流、电容电压过零工作点,辅以合理的触发脉冲,实现了开关管的零电流开通和零电压关断,主续流二极管也同时实现软开关。使用简单的控制电路,电路功率因数达到或接近1,解决了谐波问题,提高了电路效率。详细分析了新提出电路拓扑的工作原理,并进行了仿真和实验验证。