电力电子磁技术教学探讨

磁性元件为电力电子电路的关键器件之一.它们在现有教材中的相关内容不仅少而且零散,与其地位不相称.由于电力电子电路的开关方式以及控制方式的多样性,使得电路中磁性元件的工作模式比较复杂,成了学习的难点.为此,笔者在教学中增加了磁基础知识回顾、磁芯损耗和线圈设计技术以及磁性元件设计方法等磁技术基础内容,并积极研究了采用图形法与电磁场有限元仿真软件等磁技术教学方法.教学实践证明补充的教学内容和采用的教学方法均取得了良好的教学效果.     

基于变压器等效电路模型的隔离型功率变换器教学

变压器磁芯复位要求使隔离型功率变换器电路结构和工作过程变复杂,这是电力电子技术教学的重点与难点。基于学生电路概念强的特点,探讨了采用变压器等效电路模型讲解隔离型功率变换器的教学方法。教学实践证明该教学方法不仅概念讲解清晰,学生易于接受,而且还可拓宽学生学习思路,取得很好的教学效果。     

三相正弦波变频发电模拟装置

这是2010年福建省大学生电子设计竞赛的获奖作品,作者获一等奖。题目和作者的答题思路很典型,适合备赛师生参考。竞赛的题目为设计并制作一个三相正弦波变频发电模拟装置结构如图1所示。用直流稳压电源供电,US=12～60V中的任意一区间电压,输出相压～220V,输出频率为40Hz～60Hz可调;T为三相工频隔离变压器,变比自定,将uF作为输出电流的反馈信号;负载电阻RLA=RLB=RLC=1100Ω～4400Ω。     

磁谐振无线电能传输系统的最大效率分析

磁谐振无线电能传输系统由于具有传输距离中等、效率较高等优点而得到广泛研究。本文利用互感耦合模型,推导出磁谐振无线电能传输系统的最大传输效率表达式,并指出系统工作频率选择、电源匹配、负载匹配是决定系统能否获得最大传输效率的三大要素。通过引入强耦合系数的概念,得出强耦合系数是决定系统最大传输效率的关键物理量。设计制作了一台实验样机,验证了前述分析的正确性。     

基于噪声源阻抗提取的EMI滤波器高效设计方法

针对传统EMI滤波器设计方法存在单次设计不准确、多次设计调试周期长的问题，提出一种基于噪声源阻抗提取的EMI滤波器高效设计新方法。首先通过插入无源二端口网络准确、迅速地获得噪声源阻抗幅值和相位；其次依据阻抗失配原则进行EMI滤波器拓扑选择；然后综合考虑噪声源阻抗、LISN端等效负载阻抗以及EMI滤波器高频分布参数对滤波器插入损耗的影响，令滤波器的理论插入损耗等于传导EMI测试频段范围内所需的插入损耗，得到滤波器各元件准确参数，实现了EMI滤波器精确设计。最后，通过一台LED驱动电源进行实验，结果表明一次设计即可满足预期效果，验证了所提方法的准确性和高效性。     

开关电源模块并联供电系统设计

以单片机为控制器,采用两路DC/DC变换器(单端反激电路)并联和输出电压以及输出电流双反馈控制模拟并联供电系统。分析了并联供电系统的工作原理以及数字均流控制原理,并给出了反激变压器的设计和控制程序流程图。试验结果证明,该控制方案是有效可行的。     

基于dsPIC不同控制下逆变输出电压特性分析

通过选用合适的控制方式可以提高正弦波逆变电源输出波形的质量和动态性能.在详细分析逆变电源常用控制方法优缺点的基础上,采用PID控制,通过比较不同的控制方式（驱动方式和调制比的控制）,分析逆变输出电压特性,并在l台以dsPIC为核心控制器件的单相逆变电源装置上进行了试验论证.试验结果表明,使用该控制方案的正弦波逆变电源系统具有良好的稳态精度和动态特性.     

单周期功率因数校正的研究

分析了单周期功率因数校正(PFC)控制原理,使用Matlab软件对单周期控制进行建模和仿真,制造出一台基于单周期前沿调制芯片ICE2PCS02的300W原理样机,实验结果和仿真结果有较好的吻合,证明单周期PFC可以在使用较少元器件情况下很好的完成功率因数校正,且动态响应快,功率因数高,为实际使用带来了极大的方便.     

高频开关电源中间抽头变压器线圈损耗的建模及其应用

中间抽头变压器由于两个副边线圈是分时工作,其线圈损耗模型不同于无抽头原副边线圈同时工作的变压器.本文采用线圈电流谐波分解和线圈窗口磁势分析的方法对中间抽头变压器线圈损耗进行建模和分析,结果表明变压器奇次电流的磁势在原副边线圈间平衡,偶次电流的磁势在副边两个线圈间平衡.该模型的建立有助于中间抽头变压器线圈的优化设计,中间抽头引出线设计以及线圈损耗的测量.在一个3kW变压器设计上的应用验证了模型的有效指导意义.     

基于BOOST电路的光伏阵列最大功率点跟踪仿真研究

太阳能电池作为光伏逆变系统最重要的器件之一,其光电转换效率的高低直接影响整个系统的性能以及成本。光伏电池的输出特性受光照强度及其工作环境影响很大,具有明显的非线性特点,因此需要对其最大输出功率点进行跟踪（MPPT）。基于光伏电池的直流物理模型,在MATLAB7．6的simulink平台下建立光伏模块模型,并基于Boost电路利用该模型对常见的三种MPPT控制方案进行仿真研究,仿真结果证明了这些方案的有效性及其优缺点。