基于FSM的并联谐振中频电源整流逆变调功控制

并联谐振晶闸管中频双控感应加热电源调功系统由整流和逆变两部分构成。调节整流单元的移相角,改变逆变单元的功率因数角都可影响谐振槽路的中频电压的输出,进而控制输出功率。在分析槽路中频逆变电压同晶闸管整流装置的移相角、逆变单元的功率因数角关系的基础上,提出了基于有限状态机(FSM)的并联谐振晶闸管中频电源整流-逆变调功方案。该方案采用控制层与调度层结构。控制层将中频电压作为闭环控制对象,分别以整流环节和逆变环节作为执行单元,设计具有鲁棒稳定性的移相整流控制器和锁相逆变控制器;调度层采用FSM结构,可根据加热工艺需求实现整流-逆变轮换调功和联合调功。该方案已经应用于多台大功率并联谐振晶闸管中频电源中,其可行性和有效性得到验证。     

单桥"寄生中频"双频感应加热电源的研究

感应加热技术如今已经广泛应用在工业领域中,对于齿轮这种复杂的工件,采用双频感应加热技术可以使得齿轮表面加热均匀,硬度高。研究了一种新型的同步双频感应加热技术,采用高频电源"中频寄生"的方式产生双频,从而实现对齿轮的加热。主要分析了单逆变桥的复合谐振网络以及"寄生中频"产生的原理,利用Saber仿真软件进行电路的搭建与仿真。最后搭建实际电路进行验证,通过示波器测得稳定的双频电流波形,从而验证了单逆变桥"寄生中频"双频感应加热技术的可行性。     

同步双频感应加热电源的研究与实现

双频感应加热技术利用不同频率涡流趋肤深度不同的特点在齿轮等表面非均匀工件的淬火应用中有着显著的优势,基于双逆变桥结构的同步双频感应加热电源为主要研究对象,重点研究并解决了双频功率输出、阻频性能等技术要点,设计了同步双频感应加热电源功率合成电路及元件参数,搭建同步双频感应加热电源实验平台,分别对中、高频电源单独工作及联合工作时负载波形进行研究分析,验证了所设计的同步双频感应加热电源中双频各自输出的稳定性及相互独立性,实现了10 kHz中频及200 kHz高频10~30 kW的功率合成。     

100kW超音频感应加热电源

采用ＩＧＢＴ研制出１００ｋＷ／２０ｋＨｚ串联谐振感应加热用电源。该电源的整流控制和逆变控制都采用了锁相技术，利用锁相技术将逆变器的工作频率锁定在槽路的固有谐振频率内，使得该电源始终能运行在负载功率因数为１的状态，本文介绍了该电源的设计原则和电路构成。     

单逆变桥双频感应加热电源的数字化逆变控制

在对齿轮等具有凹凸结构的金属工件的感应加热淬火中,同步双频感应加热具有加热均匀、效率高、成本低等优点。在单逆变桥同步双频感应加热电源的电路结构基础上设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的逆变控制系统,实现了数字锁相环、数字化正弦脉宽调制(SPWM)的模块设计,进行了理论分析和仿真研究。并在MOSFET高频感应加热电源搭建的实验平台上,对开环电路和闭环电路分别进行试验,验证了逆变数字化控制策略的正确性和可行性。     

基于LLC谐振负载的高频感应加热电源

提出了一种新型感应加热谐振负载,即LLC负载。与传统LC串联谐振负载相比,LLC负载能消除传统感应加热电源所需的高频负载匹配变压器,减小了电源的体积重量,提高了功率密度,而且具有相当强的抗负载短路能力,适用于恶劣的工作环境。采用新的控制策略试制了一台样机。试验证明,LLC谐振负载比传统谐振负载更具优良性能。     

零电压双LLC谐振软开关超高频感应加热电源变换器

提出了一种用于超高频感应加热电源的双LLC谐振槽路的零电压谐振开关变换器.这种新型的拓扑结构能够吸收电路中杂散分布电感和器件内部的寄生电容,开关器件工作于零电压软开关模式,解决了一般高频变换器中分布电感电容引起的电压电流振荡过冲高和开关损耗大的问题.另一方面,由于输入端引入了高频平波电感,使得变换器同时具有电压型和电流型逆变器的优点,两只开关的控制不需要死区时间的限制,因而更加适合于高频工作.本文分析了电路的工作原理,并给出了1MHz频率下电路工作的仿真与实验结果.     

基于高压碳化硅器件的三相固态变压器拓扑及其在电网电压不平衡下的控制

作为智能电网应用中的关键设备,固态变压器(SST)在未来电力系统中占有重要地位。为解决三相模块级联型固态变压器拓扑复杂、控制困难、需要解决模块间均压均功率等问题,采用简单的基于高压碳化硅(Si C)器件的三相固态变压器拓扑,其中整流级采用简单的三相电压型PWM整流器的常规拓扑,因而具有很强的现实意义。建立三相Si C-SST拓扑的数学模型,并对电网电压平衡下的控制策略进行分析,同时在电网电压不平衡时,采用抑制SST交流输入侧负序电流的控制策略。通过PSIM仿真证明了两种控制策略的可行性与正确性。最后基于Si C器件搭建了实验平台,对SST的前端整流级进行了实验验证。     

基于DSP的数字化超音频感应加热电源研究

针对超音频感应加热电源传统移相脉宽调制(PWM)调功控制策略轻载时的缺陷,提出一种将有限双极性PWM法与移相PWM调功相结合的新型功率控制策略,使超音频感应加热电源在轻载条件下实现软开关.同时以TMS320F2812为核心,研究设计了基于DSP的串联谐振式超音频感应加热电源控制系统,实现了整流软启动,死区的动态调整及数字锁相环频率自动跟踪,从而达到提升超音频感应加热电源数字化控制的目的.经实验测试,该系统加热效率高,可靠性好,节能显著,具有很高的实用价值.     

感应加热电源逆变控制器的设计

分析了传统的感应加热电源逆变控制器的优缺点,在此基础上提出一种采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)和单片机技术为核心的智能型整流逆变控制器.该控制器的整流部分包括相序自适应电路、移相控制信号的产生,触发脉冲驱动电路及保护电路;逆变部分采用扫频式零压软启动方式,在逆变电路中增加一个逆变角调节电路,提高中频电源起动成功率和负载适应性,故该逆变控制器具有较好的推广价值和应用前景.     

一种分析与设计电压型感应加热电源负载匹配静特性的新方法

介绍了适于电压型感应加热电源负载匹配的三种谐振电路拓扑.发现其中一种LCL型三阶谐振网络有其独特的优点.利用一种全解析的方法,分析了这种LCL型三阶负载谐振网络的静特性和参数设计方法.根据理论分析的表达式,利用Matlab绘制了相应的特性曲线,并根据对曲线的分析,给出了谐振槽电路匹配元件参数的工程设计方法.最后通过仿真和实验结果证明理论分析的合理性,为高阶谐振电路分析提供了一种新的分析思路,给大功率电压型高频感应加热电源的负载匹配提供了指导.     

脉冲涡流热成像电源的快速频率跟踪算法

针对传统感应加热电源频率跟踪响应慢、跟踪误差大的问题,提出了一种结合二分法和PI控制的频率跟踪算法。通过二分法快速地将工作频率调整到谐振频率附近,再运用PI数字锁相控制实现稳定的频率跟踪。使用功率为1 kW的高频感应加热电源进行实验,结果表明该算法具有启动快、跟踪精度高的优点。     

基于传统PET的谐振型级联H桥电力电子变压器拓扑分析

<正>为了减少高频变压器、IGBT等原件的用量,基于传统的PET结构提出了一种谐振型级联H桥电力电子变压器拓扑(H-PET)并建立了数学模型。以PSCAD为仿真平台,并选定定直流电压控制、高频链控制、SM均压控制为控制策略对HPET进行稳态和动态仿真分析。为解决现有PET拓扑存在的问题,本文基于现有的PET拓扑结构提出了一种适用于中高压配电网的新型级联型固态变压器拓扑——谐振型级联H桥电力电子变压器拓扑(H-bridge Power Electronic Transformer,H-PET)。给出了这一拓扑的电路     

基于准谐振及同步整流的反激变换器效率研究

采用一款准谐振软开关控制芯片,与两种不同的同步整流驱动方式相结合,制成了输出为16V/4A的反激式电源,介绍了准谐振软开关技术和同步整流技术对电路效率的影响,分析了不同工作模式下变压器电感的设计要求.实验结果表明,准谐振软开关和同步整流技术能有效提高反激电源的效率.     

基于多电平逆变器的高频感应加热电源若干问题的研究

由于功率金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)电压容量等级较低,为实现高频感应加热电源的大功率输出,对基于多电平变换技术的串联谐振电压源逆变电路在感应加热电源中的应用问题进行了研究.给出了一种带无源无损吸收电路的多电平逆变拓扑结构以及吸收电路的参数设计方法,实现了逆变电路中二极管反向恢复现象的抑制及功率器件开关条件的改善;通过对逆变电路死区工作过程的分析,确定了逆变电路的信号触发方式,解决了负载电压二次换向及电压波形的调整问题.通过工作频率为500kHz的感应加热电源的仿真和实验结果,验证了研究工作的可行性及正确性.     

基于DSP的中频感应加热电源频率跟踪技术研究

为解决中频感应加热电源整流侧不控整流浪涌现象和可控整流网侧谐波污染大的问题,提出整流侧半控整流的方法,实现整流侧软启动和软关断;根据感应加热电源频率与相位差的关系,采用嵌入式控制器DSPTMS320LF2407A作为控制核心实现感应加热电源数字锁相环DPLL分段进行频率跟踪的策略,并利用MATLAB进行仿真,样机和仿真分析结果验证设计方法可行。     

次级串联谐振感应加热电源的研究

在此通过分析传统的串联谐振技术与脉冲密度调制(PDM)调功方式,提出了基于新型PDM调功方式的次级串联谐振技术。将该技术应用于有色金属感应加热电源,能够解决电源储能器件需高耐压问题及变压器体积过大问题,同时解决了传统PDM调功方式与次级谐振技术结合时带来的变压器易饱和问题。实验现象表明,次级谐振技术能够实现降低储能器件电压及减小变压器体积的目的。     

创新型基于软开关的X射线电源系统

介绍了一种最新研制的可调高压电源,其创新的主电路拓扑结构由功率因数校正(PFC)模块、Buck模块、逆变电路、高频变压器和倍压电路组成.电源利用变压器的寄生参数谐振工作;利用软开关技术实现了ZCS的低损耗.PFC模块能使该电源系统用于国内外市场,并减小其对电网的谐波污染.电源的控制电路采用基于DSP的PI调解器,并基于RS232实现了与PC的通信,从而实现了本地控制和远程管理.     

创新型的基于软开关的X射线电源系统

介绍了一种最新研制的可调高压电源,创新的主电路的拓扑结构由PFC(功率因数校正)模块、Buck模块、逆变电路、高频变压器和倍压电路组成。此电源利用变压器的寄生参数谐振工作,利用软开关技术实现了ZCS低损耗。同时,PFC模块能使此电源系统适用于国内和国外市场,并且减小对电网的谐波污染。     

串联型感应加热电源的自动负载匹配技术

分析了串联型固态高频感应加热电源的工作原理,阐述了脉宽移相自动负载匹配技术的工作原理和实现方法.采用该匹配技术可以使高频感应加热电源一直保持网侧的高功率因数、低谐波、高效率,从而提高固态高频感应加热电源对负载变化的适应能力.