双反激式行波管高压电源的分析和设计

基于行波管螺线电源的设计要求,提出了一种两个反激式变换器初级并联,次级串联的低纹波高压电源。该变换器是通过两个反激式变化器的输出纹波交错抵消来减小纹波达到低纹波要求,利用了两个变压器初级并联次级串联的拓扑形式减小了变压器次级绕组间的电压应力。文中对该电路拓扑设计、参数选择、saber电路仿真、样机测试、结论以及利用交错纹波对消技术在其他拓扑中的应用进行了分析,并成功研制了一台8.8 kV,10mA,纹波峰峰值小于1.2 V的电源样机。     

双耦合绕组反激式单级PFC变换器

提出了一种新颖的反激式单级PFC变换器拓扑.该拓扑由Boost功率因数校正(PFC)电路和具有双耦合绕组的反激变换电路组合而成,中间储能环节由两个电容构成,除了存储Boost电感能量和作为反激变换器电源之外,还分别用于吸收变压器两个初级绕组的漏感能量,因此能有效抑制功率器件的电压应力.详细分析了该变换器的工作原理和稳态特性;讨论了Boost电感和反激变压器的参数设计.实验结果表明,该变换器具有功率因数高,功率开关电压应力低,中间储能电容电压波动小等特点.     

基于UC3844的变频器IGBT驱动电源设计

利用电流型PWM控制器UC3844设计单端反激式IGBT驱动电源.介绍了电压型PWM控制器和电流型PWM控制器的区别并详细说明电流型PWM控制器UC3844的工作原理,给出了单端反激式驱动电源的拓扑结构,并详细介绍外围电路的搭建和器件选取数值计算过程.最后给出样机实验波形,该驱动电源经长时间运行,各项技术指标符合变频器IGBT驱动的要求,表明该设计方案正确、可靠,在工程应用中具有一定的参考价值.     

基于ARM的氦氖激光器电源设计

氦氖激光器加速寿命试验系统要求电源输出电压高、电流恒定、调节范围宽且能实时采集电源自身和激光器工作参数,针对上述要求,设计了一种基于ARM的氦氖激光器数字化高压电源。该电源分为高压电源电路和数字控制电路,高压电源电路为激光器工作提供所需高压,数字控制电路为高压电源电路提供控制信号,采集电源工作参数。并给出了一种简单、高效的调流控制电路,该电路具有调流范围宽,恒流效果好的特点。试验结果验证了该电源的设计满足加速寿命试验系统对电源的要求。     

一种双管反激级联式高位取能电源设计

在柔性直流输电系统中,高位取能电源为模块化多电平换流器(MMC)的子模块控制电路供电。随着直流输电系统电压的提升,子模块直流侧的电压也随之升高。为使高位取能电源适应更高更宽范围的输入电压,设计了一种基于双管反激的级联式拓扑。首先,介绍双管反激电路的工作原理、电流控制模式及工作模态;其次,基于变压器初级电流中位值,重新推导变压器AP值公式,与传统AP值方法进行比较;然后,基于南澳柔性直流输电换流阀的相关参数,对电源主电路进行设计。最后,搭建了一台输入电压为350～4 000 V,输出为一路400 V、两路15 V的电源样机,通过实验结果验证了设计的有效性和分析的正确性。     

交错并联反激式三电平逆变器

传统Flyback逆变器应用在高电压、大功率场合时常会存在电压应力过大等问题。为此,在传统反激逆变器拓扑中引入二极管箝位多电平技术,提出了一种交错并联反激式三电平逆变器。分析了该拓扑的工作原理,推导了输入与输出的关系,并分析了该逆变器的外特性,给出了电路中主要参数的计算方法。仿真和实验结果验证了所提拓扑的可行性。     

准谐振单端反激式变换器的分析和设计

基于行波管灯丝、调制器的电源设计要求,提出了一种准谐振单端反激式变换器。准谐振变换器是通过调整开关电源波形以减少或消除电源的开关损耗,文中所讨论的准谐振变换器是在功率开关关断时开始谐振,达到零电压开启,实现软开关。文中对该电路拓扑设计、参数选择、saber电路仿真以及实验结果进行了详细描述。     

基于TOPSwitch-JX的宽输入范围精密仪表电源设计

为提高仪表电源的性能,保证仪表正常、稳定地工作,设计了一种宽输入电压范围的精密仪表电源。本系统以新型电源转换芯片TOPSwitch-JX为核心,设计反激式电路结构,并采用钳位式的RCD缓冲电路吸收剩磁能量,减小输出纹波和噪声,以提高电源转换效率。同时,设计了5绕组式的高频变压器,实现了3路电压隔离输出。实验结果表明,该电源具有工作稳定、输出纹波小、输入电压范围宽的优点,适合于作为精密仪表电源,可以广泛地推广和应用。     

一种用于高频 UPS的新型开关电源设计

介绍了一种用作高频 UPS的辅助电源的电路,分析了其工作原理、给出了主要参数设计方法及相关的实验结果,该辅助电源采用了电流型控制器 UC3845构成单端反激式开关电源,其核心部件是高频变压器的设计.该辅助电源的电路具有较高的实用性和推广价值.     

一种光伏发电系统中辅助电源设计

针对在光伏发电系统中,光伏电池输出超宽电压的特点,设计了一种以SG6840高集成度"绿色模式"PWM控制器芯片为核心的高频单端反激式开关稳压电源.利用三端稳压器TL431配合SG6840实现了对电源电压的控制和稳压输出,并采用光电耦合器件PC817实现了输入/输出的隔离和反馈.这一款电压输入范围为120～850V,输出电压为24V的单端反激式开关电源,为光伏发电系统中的逆变控制系统等提供了可靠的供电电压.实验测试结果表明,所设计的电源具有优良的稳压性能,而且电压纹波小、负载调整率和电压调整率低.目前该电路已作为辅助电源,成功应用在一台光伏发电系统实验样机中.     

一种空间用双向直流斩波电路拓扑

针对空间环境应用的限制,提出一种空间用双向直流斩波电路拓扑。将放电变换器和充电变换器结合在一个变换器拓扑中,使得空间用电源系统体积更小、重量更轻以及功率密度更高。对提出的电路拓扑双向工作原理进行详细分析,对其升压过程和降压过程的电路增益进行理论推导。采用电压外环和电流内环的双环控制策略实现电路的升压和降压,完成电源系统的放电和充电过程。搭建计算机仿真模型和物理实验平台进行仿真和实验验证,结果表明提出的拓扑正确可行。     

一种高增益双向准Y源DC-DC变换器

针对传统双向DC-DC变换器电压增益小、传输效率低等问题,提出了一种改进型高增益双向准Y源DC-DC变换器电路拓扑,通过调节双向功率开关管的导通占空比和耦合电感的匝数比,实现功率双向传输的目的。电路拓扑结构简单,传输效率高,具有连续的输入电流,绕组匝数比设计灵活,进一步提高了电压增益,调压范围更宽。首先对电路的拓扑结构和工作原理进行了分析,并通过数学公式推导证明了其正、反向2种工作状态下的升/降压性能;然后用Matlab/Simulink软件进行了仿真分析;最后搭建实验样机进行验证,仿真和实验结果均证实了电路拓扑的可靠性和优越性。     

一种双输入高增益DC-DC变换器

针对光伏发电系统输出电压低、供电稳定性差等问题,提出一种非隔离双输入高增益直流升压变换器,该变换器在2个BOOST变换器的基础上引入了开关电容电路,实现了高电压增益,且两输入源可以单独或同时向负载供电。分析该变换器的电路结构和工作原理,推导出了3种供电模式下变换器的电压增益表达式以及主要开关器件电压应力,给出了两路同时供电时输入电流之间的关系。最后,搭建了一台100W的实验样机,实验验证了该变换器具有电压增益高、开关器件电压应力低、控制简单、可以灵活供电等优点。     

高电压增益混合型DC-DC变换器研究

随着分布式发电的出现,对高增益DC-DC变换器的要求越来越高。为了获得更高的电压增益,提出一种光伏发电用混合型高电压增益非隔离单开关DC-DC变换器。该变换器将传统的Boost和Cuk变换器并联,详细讨论了其拓扑结构、工作原理以及电路参数设计,实现了基于Matlab/Simulink的仿真研究和基于单片机的150 W实验样机。仿真研究和实验结果与理论分析吻合较好,验证了理论分析的正确性以及混合型DC-DC变换器拓扑结构的有效性。所提混合型拓扑使用元件数较少的单一功率开关,并能提供比非隔离式传统变换器更高的电压增益。该拓扑在单功率开关作用下可提供连续电流的工作模式,而且降低了功率开关和二极管的电压应力。     

临界连续模式下高功率LED驱动电源谐振控制方法

针对传统LED驱动电源谐振控制方法电路控制谐波异常导致输出电流过冲、电压稳定控制效果差和时延高等问题,提出了临界连续模式下高功率LED驱动电源谐振控制方法。结合PFC和LLC半桥两种方式,控制LED驱动电源谐振部分的频率变化值,选取开关恒流源,选取FSFR2100集成控制芯片作为控制芯片。在临界连续模式下,计算高功率LED驱动电源电路中电感值、滤波电容,以此为参量依据,设定电路中的电压范围与最小开关频率、输出功率等,校正PFC电路控制谐波。以PFC控制器所计算的电流与电压数据为基础,计算谐振频率值,通过谐振网络部分调整电压增益,确保LED驱动电源开关管实现零电压开关,实现临界连续模式下高功率LED驱动电源谐振控制。实验结果表明,采用该方法进行谐振控制的LED驱动电源,工作效率和PF值分别保持在88%和0.99以上,并且开关损耗低,未出现电流过冲,输入电压与输出电流波形相同,整体控制效果较好。     

一种输入电流连续的新型高增益DC-DC升压变换器

高增益DC-DC变换器正越来越多地应用于太阳能光伏或其他可再生能源发电系统。良好的稳态和动态性能以及更高的效率,是为上述应用选取变换器的先决条件。为此,提出一种高增益DC-DC升压变换器。首先,详细阐述了该新型变换器的拓扑结构与工作原理,在此基础上,对其电路参数进行了设计。然后,将所提变换器与最近提出的其他类似变换器在各种性能参数上进行了比较。最后,采用Matlab软件建立了系统仿真模型,并研制了实验样机。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。所提变换器只使用一个功率开关,具有连续的输入电流,同时能够降低开关器件间的电压应力。占空比的工作范围更宽,并且在较低的占空比下可以获得较高的电压增益。输入电流连续是DC-DC变换器的一个理想特性,所提变换器非常适合太阳能、光伏应用。     

高频高压交流电源的研制

传统的工频升压高压电源体积和重量均很大且性能差、效率低,此外还对电网注入大量谐波,不适合科研及现代工业应用中的实际需要。为解决以上问题,研究了高频高压交流电源的系统结构及工作原理,采用先进的低压交流电弧技术、高频开关电源技术、单片机控制和阶段式电流保护技术,应用并改进新型电源电路拓扑结构,研制了一种应用于水中产生等离子体的高频高压交流电源。设计高频高压变压器是该电源的难点,对此进行了重点介绍并根据实测数据进行了电源的仿真分析,最后给出了样机的实测电压波形。实验结果表明,设计中应用的新型变换技术较好地解决了预研问题,从而证明了设计的可行性,为进一步完善电源系统提供了充分的依据。该高压电源频率10~30 kHz连续可调,具有体积小、重量轻、系统运行安全及控制方便等优点。     

变频微波炉电源用LLC谐振变换器

研制了一款专为变频微波炉中磁控管供电的高频软开关电源。采用倍压输出式LLC谐振变换器作为该电源的主电路,并用基波分析法建立了其稳态基波等效电路模型;对其直流增益、谐振电流及零电压导通条件等进行了分析,并对高频变压器的电压比、品质因数、励磁电感、谐振电感及谐振电容等核心参数进行了优化设计。仿真和实验表明所建立的稳态电路模型及其理论分析是正确的,给出的谐振网络参数及其优化设计是正确的,这对于分析、研究和改进变频微波炉电源的设计及指导生产具有现实意义。     

一种航天用高增益Weinberg放电调节电路

电源分系统是航天器的保障系统,负责航天器电能的存储、转换以及分配等工作。航天器电源分系统包括分流、充电和放电以及其他保护电路。而放电电路是在地影期或负载瞬时功率大于太阳阵最大输出功率时,保障蓄电池安全可靠的给负载供电,起到稳定母线电压和功率传输的作用。传统的Weinberg放电调节电路的电压增益M的范围为1≦M≦2,只适用于中低压母线场合。针对航天器高压母线电源的要求,提出一种高增益Weinberg放电调节电路。文中详细分析了新型Weinberg电路的电性能以及主要参数的计算,最后通过搭建600 W实验样机进行实验验证,实验结果表明该新型Weinberg电路能够有效提高电路增益。     

混合动力城市客车车载DC/DC辅助电源设计

主要讨论了一种采用新型SiC器件及全桥拓扑的混合动力城市客车车载DC/DC辅助电源的总体设计方案。针对城市客车车载电源低压大电流的应用场合,阐述了一种基于倍流整流电路的DC/DC变换器的原理及工作模式,研究了其主电路参数的设计方法,控制策略及其数字化实现。研制了3 kW工业样机,并进行实验。实验结果表明,该DC/DC电源实现了全桥移相控制,满载效率达96%,所有性能参数完全满足混合动力城市客车DC/DC辅助电源的要求。