基于移相控制的LLC感应加热电源的研究

为实现串联谐振负载匹配,在电压型串联谐振感应加热电源的基础上,设计了一种适用于大功率高频感应加热的LLC拓扑结构.即在谐振回路中加入匹配电感,通过调整参数达到负载输出功率匹配的目的;采用负载频率跟踪技术与全桥移相脉冲宽度调制PWM功率调节方法相结合的控制方案,根据LLC谐振回路的特性,将输出电压和电容电压相位角作为锁相环控制变量.仿真及实验证明,这种拓扑方法相对于传统的LC串联谐振拓扑,更能满足高频大功率调功应用的需求,且移相控制使逆变器工作在软开关状态,降低了电源在高频工作时的开关损耗.     

新型串联谐振逆变器移相控制策略

传统的感应加热电源体积大、成本高、损耗大、整机效率低,不具备锁相功能,在调功过程中一般都需要使用较复杂的频率跟踪电路.介绍了串联谐振逆变器的新型移相控制策略,在系统建模和理论分析的基础上,详细分析了电源各状态过程的工作情况,并对其进行了相关的计算机仿真分析.结果表明,引入控制方法的感应加热电源效率得到提高,结构简单控制方便,可以在较大的调功范围内基本实现软开关,并且满足对负载频率自动跟踪与相位保持一致的要求.     

感应加热过程调频锁相-移相调功复合控制

串联谐振感应加热过程包括调频锁相和移相调功两个控制环节,二者具有较强的非线性和耦合性；在分析逆变频率、输出功率同锁相角、移相角关系的基础上，提出了基于频率分离原理的调频锁相-移相调功复合控制方案，将锁相-调功过程分解为快-慢子系统，并对两个过程分别设计了具有鲁棒稳定性的锁相控制器和移相控制器,解决了感应加热电源的调频锁相-移相调功环节的协调控制问题；将调频锁相-移相调功复合控制方案应用于额定功率20kW，输出电流40A的超音频串联谐振感应电源中，验证了该控制方案在确保逆变过程开关器件安全可靠的同时，提高了功率输出的效率；在保证了调功灵活性的同时，又实现了电源的阻抗自匹配。     

LLC负载超高频谐振逆变器并联特性研究

针对LLC负载1 MHz超高频感应加热电压型谐振逆变器并联运行中,串联不同电感时逆变器的工作特性进行了理论分析,探究逆变器换流角度以及LLC品质因数的变化,对逆变器输出电压存在差异时换流角度的变化进行了研究。得出1 MHz的电压型谐振逆变器在存在电感差异、电压差异时换流角度是较小的,可以保证逆变器工作在小感性换流状态。最后通过MATLAB/Simulink仿真实验验证了理论分析的正确性,并对仿真结果进行了综合分析。     

基于LabVIEW的石英音叉陀螺闭环驱动的实现

分析了石英音叉陀螺驱动端幅频相频特性,设计了LabVIEW控制算法,使陀螺工作在最佳频率点;首先根据机电等效理论得出陀螺等效电路中串联支路电流等效于驱动端叉指振动速度,且串联支路电流在不同频率点处对频率的敏感度不同,然后通过对陀螺进行扫频得到了陀螺驱动端幅频相频特性,最后,基于在谐振频率点附近陀螺驱动端相频特性呈线性关系,设计了LabVIEW控制算法;根据该算法.设置相位分别为0°和～4°,40min内这两个谐振频率点处驱动反馈信号的标准差分别为1.4728e-005v、1.9229e-005v(1σ),因此,0相位处为较理想工作点,设置参考相位为各个谐振频率点的对应相位,通过比较可确定陀螺的最佳谐振频率点,提高陀螺驱动端的振动稳定性.     

放空火炬高频点火系统设计

针对传统放空火炬的高压电子点火系统电极易腐蚀的问题,提出了一种基于感应加热原理的新型点火系统。该电源系统的主拓扑为全桥谐振结构。通过检测负载电流与电压的相位差,利用脉冲频率调制(PFM)方式使电源工作频率实时跟踪锁定负载的固有频率,利用数字信号处理(DSP)在软件上实现数字锁相环,让电源工作在弱感性状态。基于TI公司的TMS320F28335控制芯片,搭建了点火系统的控制平台。仿真和实验结果表明,控制算法能够实现工作频率对固有频率的准确跟踪锁定,且在弱感性工作状态下,电源输出满足设计指标,具有较小的开关损耗。     

不同负载下液化换能器动态电阻特性研究

针对液化超声中超声振子在不同负载下工作导致的换能器发热不同,进而影响换能器工作效率和使用寿命问题,从理论和实验方面研究了工作在串联谐振点的换能器在不同负载环境下的动态电阻变化和发热特性。研究获得了不同液体负载条件如不同液体温度、液体黏稠度、浸入深度、液体密度等下,换能器的动态电阻变化与换能器发热量的映射关系。针对串联谐振频率下的换能器,通过理论计算得到了动态电阻与电压电流关系。针对阻抗分析仪驱动功率较低,不能准确测试换能器有载时的动态电阻变化趋势的缺点,设计了一种测试换能器有载时的动态电阻变化趋势的方案。基于频率追踪芯片实现了频率追踪电路,保证了超声换能器工作频率始终处于换能器串联谐振点。本研究可为提升工作在复杂负载环境下的超声电源可靠性提供参考。     

有源箝位谐振直流环节逆变器的控制策略研究

本文介绍了有源箝位谐振直流环节逆变器的工作原理,给出了此逆变器在谐振期间的等效电路及典型的工作波形。通过对其换流过程的分析,提出了采用谐振开关控制,箝位开关控制的电流滞环控制的调制方式的策略.它具有开关损耗小,负载性能好,失真度小等优点,可广泛应用于逆变的场合。本文设计了一台输出功率6kW,谐振频率500KHz的逆变器,仿真和实验结果证明了该控制策略的可行性。     

PSPWM控制超声电源的研究

传统超声电源的功率调节有整流侧、直流侧和逆变侧三种调节方式,其中,逆变侧调功以硬开关PWM(脉宽调制)控制方式为主,功率器件工作于硬开关状态,开关损耗大,EMI较大,系统效率低.文中阐述了一种采用软开关PSPWM(移相脉宽调制)逆变侧调功的功率调节方式,对其工作原理、工作过程及逆变器的输出电压电流波形、功率进行数学分析,并利用Pspice软件进行仿真.结果表明,采用软开关PSPWM的控制策略,可以实现逆变器输出功率的调节,同时开关器件在零电压开通和关断,实现ZVS软开关,大大减小开关器件的功率损耗,提高了系统的效率,在超声电源研制应用中具有一定的可行性.     

NPC三电平逆变器容错拓扑及其控制研究

研究了二极管中点钳位(Neutral point clamped,NPC)三电平逆变器的容错拓扑及其控制问题,以保证NPC逆变器在发生器件故障时,仍然能够继续工作。在基本的NPC逆变器中增加一个不对称桥臂,并将其中点用双向可控开关连接到每相负载。为消除输出相电压的低次谐波含量,该桥臂采用SPWM控制方法代替传统的方波控制方法。当检测到NPC逆变器某相器件出现故障时,控制双向可控开关将故障相的负载连接到新加入的不对称桥臂中点。与以前文献提出的容错拓扑相比,在获得相同效果的情况下,提出的拓扑具有使用器件及其驱动电路数量少、电路成本低等优势。仿真和实验结果表明,所提出的NPC逆变器容错拓扑能够在容错控制后保持三相平衡工作,同时不降低原电路的输出功率,电路的可靠性得到很大提高。     

磁谐振无线电能传输负载自适应阻抗匹配研究

针对磁谐振无线电能传输(MR-WPT)系统的负载改变时,现有阻抗匹配方法不能自动调节负载阻抗,导致系统电能传输效率降低的问题,提出了一种MR-WPT系统负载自适应阻抗匹配方法。为利用高频化提高MR-WPT系统的电能传输效率,选用E类功率放大器作为高频逆变电路。在磁谐振装置和负载之间加入DC/DC变换器,当负载阻抗变化时,通过调节DC/DC变换器的占空比将负载电阻变换到最大效率传输电阻,从而确保MR-WPT系统始终以最大效率工作。仿真和实验结果表明:所提出的阻抗匹配方法切实可行,能够优化MR-WPT系统的传输效率,输出功率为3.5 W时,传输效率达35%。     

200kHz逆变电源锁相技术的研究

基于CD4046芯片提出并实现了一种逆变器负载谐振频率跟踪系统,确保逆变器开关器件工作在软开关（ZVZCS）状态下,显著减小功率器件的开关损耗和提高装置效率,并就控制系统的相位补偿、死区时间等进行讨论,进行了仿真验证,为分析和设计逆变电源提供了理论依据。     

改进相位差测量在感应加热电源频率跟踪中的应用

在感应加热电源的频率跟踪环节中,需要对负载电压和电流信号相位差进行测量.由于待测负载信号存在波形畸变,使得常用的过零比较法在实现时存在一定误差.为了解决这一问题,提出一种改进的相位差测量方法.利用dsPIC的输入捕捉模块测量负载信号的周期,配合快速傅里叶变换得到负载电压和电流信号相位差,然后对测得的相位差进行修正和补偿,最终实现系统频率跟踪功能.实验结果表明,该方法可以使逆变电路输出较为准确地跟踪负载固有谐振频率的变化,提高了系统的工作性能,较好地达到系统频率跟踪的要求,在实际设计中有一定的应用价值.     

100KHZ高频逆变电源的设计与仿真

本文在分析100KHZ高频逆变电源电路拓扑的基础上,对100KHZ的高频逆变电源进行了参数设计,并在SIMULINK环境下对100KHZ高频逆变电源系统及数字锁相进行了仿真,给出了逆变器输出电压与输出电流的仿真波形,验证了ZCS软开关工作模式。     

逆变电路中功率器件声发射信号分析

逆变电路中最重要的部分是功率器件,功率器件在开通和关断时会有电磁声发射的现象产生,经过声发射仪器的采集和后期数据处理,可得出机械应力波的特征信息,有望实现通过电磁声发射无损检测技术对逆变电路进行状态监测.主要针对方波逆变电路和正弦波电路中功率器件工作时产生的机械应力波的特征参量进行研究,发现方波逆变电路中功率器件的时域...     

Optimization of Bio-Implantable Power Transmission Efficiency Based on Input Impedance

Recently, the inductive coupling link is the most robust method for powering implanted biomedical devices, such as micro-system stimulators, cochlear implants, and retinal implants. This research provides a novel theoretical and mathematical analysis to optimize the inductive coupling link efficiency driven by efficient proposed class-E power amplifiers using high and optimum input impedance. The design of the coupling link is based on two pairs of aligned, single-layer, planar spiral circular coils with a proposed geometric dimension, operating at a resonant frequency of 13.56 MHz. Both transmitter and receiver coils are small in size. Implanted device resistance varies from 200 Ω to 500 Ω with 50 Ω of stepes. When the conventional load resistance of power amplifiers is 50 Ω, the efficiency is 45%; when the optimum resonant load is 41.89 Ω with a coupling coefficient of 0.087, the efficiency increases to 49%. The efficiency optimization is reached by calculating the matching network for the external LC tank of the transmitter coil. The proposed design may be suitable for active implantable devices.     

谐振式光纤陀螺偏振波动噪声的温度特性

光纤环形谐振腔环境温度变化带来的偏振波动噪声是影响谐振式光纤陀螺检测精度的主要光学噪声源之一,通过控制谐振腔温度,可以使偏振波动噪声得到有效抑制.为了抑制偏振波动噪声,减小R-FOG精度受FRR温度变化的影响,从理论上分析了谐振腔温度变化对谐振曲线、解调曲线的影响;针对不同温度下光纤环的谐振特性、解调曲线特性、陀螺零偏及零偏稳定性开展了实验,并对实验结果进行了分析.结果表明,谐振腔的工作温度为27.00℃时,两本征偏振态相距最远,总谐振曲线关于谐振频率点对称,谐振频率点检测误差可以忽略;陀螺零偏稳定性近似等于谐振腔温度为25.50℃时的1/100,在150 s的采样时间内达到0.07°/s,陀螺检测精度得到很大提高.     

High frequency transformer in electric traction with bidirectional DC-DC converter using customized embedded system

In Today's scenario of Public Transportation, Railway is substantially famous and commonly adopted technology for comfortable conveyance. One of the significant concern in traditional network is exploitation of line frequency transformer as these are too bulky owing to the nature of low operating frequency. Searching for the solution, the researchers have found that the high frequency Transformer (HFT) is an apt solution for this and suitable for high power applications especially for electric traction. The line frequency is transformed into medium frequency via this HFT. The medium frequency transformer offers to two distinct roles: It provides galvanic isolation in between AC grid high-voltage and low-voltage associated to the load. The second role is it assists the IGBT switches in LCC resonant circuit to function in soft switching. In general, there are three conversion strategy followed in the HFT. In addition, a separate control strategy is applied for Rectification mode, isolation stage and inverter mode. In the traction inverter side, hybrid braking mechanism is followed to control the speed and torque of the asynchronous motor. MATLAB/SIMULINK is chosen as the software platform to substantiate the results of the recommended power electronics transformer topology. The proposed system is also evaluated through hardware on a laboratory scale prototype.