基于分段电容阵列的改进型逐次逼近型ADC

为缩短高速模数转换器(ADC)中高位(MSB)电容建立时间以及减小功耗,提出了一种基于分段式电容阵列的改进型逐次逼近型(SAR)ADC结构,通过翻转小电容阵列代替翻转大电容阵列以产生高位数字码,并利用180 nm CMOS工艺实现和验证了此ADC结构。该结构一方面可以缩短产生高位数码字过程中的转换时间,提高量化速度;另一方面其可以延长大电容的稳定时间,减小参考电压的负载。通过缩小比较器输入对管的面积以减小寄生电容带来的误差,提升高位数字码的准确度。同时,利用一次性校准技术减小比较器的失配电压。最终,采用180 nm CMOS工艺实现该10 bit SAR ADC,以验证该改进型结构。结果表明,在1.8 V电源电压、780μW功耗、有电路噪声和电容失配情况下,该改进型SAR ADC得到了58.0 dB的信噪失真比(SNDR)。     

一种激光雷达探测模块控制电路的设计和制作

传统上使用机械旋钮调节光电倍增管 (PMT) 增益的方法不仅存在需要人为依据经验手动操作、准确性差等 弊端, 而且 PMT 增益易受温度影响, 需要根据环境温度动态调整 PMT 的高压, 这些局限性都不利于其在激光雷达系 统中的应用。为了便于对 PMT 进行增益调节并保持 PMT 增益的稳定, 设计了可用于激光雷达系统的 PMT 控制电路 板, 该电路可使用计算机实现增益调节和高压的温度自适应调节, 从而精简了信号探测系统的结构与体积, 提升了信 号的稳定性。本工作采用内置高压电源的 H10721-20 型 PMT, 并基于 STM32 单片机结合数模转换器 (DAC) 和外围 电路完成控制电路板的设计并进行实际制作。进一步对使用电位器调节的 PMT 和利用所提出的控制方法进行调节 的 PMT 进行了高压稳定性的对比实验, 并对使用 PMT 控制电路板的米散射激光雷达的性能进行了测试。实验结果 表明所提出的控制方法可实现更稳定的 PMT 增益控制, 设计的 PMT 控制电路板具有良好的可靠性。     

双有源桥钳位变换器的简单PWM移相控制策略

针对传统移相控制方法下双有源桥变换器会产生较大电流应力和在宽电压范围下低效率运行的问题,提出一种面向双有源桥钳位变换器的简单PWM移相控制策略。首先,利用钳位开关的运行周期和占空比取代变换器内移相比,以简化原边H桥工作过程并提高控制自由度。然后,计算了副边H桥开关管的占空比。通过分析所提出的移相控制策略的工作原理和软开关特性,推导出以传输功率标幺值为控制量的线性大信号模型。最后,采用基于TMS320F2808为控制器的实验平台进行验证。实验结果展示了简单PWM移相控制降低了变换器的电压应力和电流应力,显著提升了变换器的传输效率。     

磁集成开关电容高增益级联Boost变换器

为进一步改善基本级联Boost变换器的电压增益等关键性能,提出了一种磁集成开关电容高增益级联Boost变换器。该变换器利用拆分开关电容的两个倍压单元,使之与级联变换器的前级储能结构重新组合,同时将磁集成技术应用其中,一方面实现高电压增益,同时减小开关管的电压应力与电感电流纹波。分析变换器的各个工作模态,推导出性能参数,给出了磁集成设计方案,最后通过仿真和实验样机实验,验证了理论分析的正确性。     

柔性直流对交流系统短路电流影响因素分析

交流系统短路后,柔性直流可等效为具有一定幅值和相位的电流源。文中基于受端电网发生故障时的柔性直流等效模型,分别对影响柔性直流等效电流源相位、幅值的相关因素进行了分析。柔性直流等效电流源的相位主要受故障类型影响,而幅值主要受控制方式、限幅环节以及电气距离影响,且不同情况的相互组合对交流系统短路电流的影响更加复杂。研究表明,对于交流侧三相短路故障,柔性直流对短路电流的影响共有馈入为零、馈入为有功控制环节限幅值、馈入为无功控制环节限幅值和馈入为无功控制环节参考值4种情况。最后通过基于PSCAD的仿真结果验证了相关分析的正确性。     

基于超级电容的列车制动能量回收控制策略

针对列车电制动回馈能量回收与利用问题,文中通过分析列车运行特性,重点探究了列车运行过程与牵引网电压波动之间的关系。结合牵引变电所供电功率与列车用电功率动态不匹配特性,采用车载式制动能量回收利用系统的方案,提出了基于列车用电功率动态变化的超级电容充放电控制策略。该方案主要由超级电容串并联储能单元和双向DC-DC变换器组成。利用MATLAB进行建模仿真分析,结果表明,该控制策略在有效回收利用列车制动能量的同时抑制了牵引网电压波动,为列车制动能量回收与利用提供了有效的解决方案。     

A portable multifunctional power box

In this study, we used a microcontroller to provide and control power to multiple sources using the highly efficient energy storage provided by the direct current (DC) bus of a lithium iron phosphate (LiFePO₄) battery. Through multiple loops, high-efficiency buck and boost conversion, and DC-to-alternating current (AC) conversion, the power box can quickly and simultaneously provide three sets of voltage outputs, 5-V DC, 19–22-V DC, and 110-V AC, to different electronic devices. Multiple sets of conversion output voltages were achieved using multiple sets of conversion circuits, in parallel to the DC bus. Compared with a single conversion output voltage, the multiple sets of conversion output voltages from the energy storage battery had a higher practicability. For a single output voltage, the battery provided a suitable voltage to different electric devices via a substage converter, thus lowering the overall conversion efficiency. For practical applications such as camping, blackouts, long journeys, emergencies, and rescues, the multiple sets of converted voltage outputs offer substantial functional convenience. For safety control, we used a single-chip controller to quickly detect various overcurrent situations.     

超导储能装置用GTO PWM电流型变流器模块方阵

本文提出一种ＧＴＯＰＷＭ电流型变流器模块的连接方法。Ｎ×Ｎ个变流器模块组成一个方阵,通过适当地设计调制信号和载波信号的相位,该方阵能够实现特大功率变换,且网侧谐波得到抑制。由于ＰＷＭ主要用来实现功率的调节,因此ＧＴＯ仅需工作在较低的开关频率。本方案只需用Ｎ个移相变压器,就能获得６Ｎ２脉波变流器的特性。通过仿真,将变流器模块方阵与经典变流器模块直接并列结构作了比较。     

矿用变频器功率器件选型及其驱动保护设计

分析了煤矿井下设备对变频器功率器件IGBT的需求和在IGBT选型时需要考虑的电气参数,介绍了基于2SD315模块的IGBT驱动保护电路的设计。实际应用表明,采用文中介绍的方法选用的IGBT和设计的驱动保护电路后,变频器运行稳定,IGBT驱动有效,保护完善。     

功率平衡技术在煤矿多机联动系统中的应用

介绍了功率平衡技术应用于多机联动系统中的工作原理,并给出了功率平衡技术在煤矿胶带运输系统中的应用情况。实践表明,在煤矿胶带运输系统中应用功率平衡技术可使主、从电动机电流随负载的波动而同步变化,有效降低了变频器因功率不平衡而导致的故障停车率。