变速恒频电源系统的交-交矩阵变换器闭环控制

功率电子变换器作为飞机变速恒频(Variable speed constant frequency,VSCF)电源系统的重要组成部分,始终是人们的研究热点之一。本文分析了用于飞机变速恒频电源系统的新型交-交矩阵变换器的工作原理和特点,提出了基于空间矢量调制技术的矩阵变换器输出电压闭环控制方式,从而实现了变速恒频电源系统中功率变换器输出电压的局部调节功能,有效弥补了发电机调压器时间常数大、动态调节能力差等缺陷。仿真和原理样机实验结果表明,本文的理论分析和控制方案是正确可行的。     

励磁变换器控制的定子双绕组感应发电机优化设计

针对新型励磁变换器控制的定子双绕组感应发电机控制绕组励磁变换器容量的最小化问题，总结了带整流型负载的感应发电机的设计特点，给出了其变速运行时功率绕组励磁电容的优化方法，讨论了带整流型负载发电机计算容量的确定原则。本文还提出了将改进实数编码的遗传算法与二维有限元电磁场分析相结合的方法应用于变速运行的双绕组感应发电机的优化设计中，以实现全局优化，提高优化效率。样机优化结果表明，在转速变比为1：3时，该方法能使励磁变换器的容量减小到额定输出功率的1／3左右，从而减小了变换器的体积和重量。     

混合式高频交流配电系统的实验研究

在混合式高频交流配电系统仿真研究的基础上，通过分析选择负载特性好，输出波形质量高的串并联谱振变换器作为混合式高频交流配电系统中产生高频正弦交流电的源变换器，对其进行了参数设计及电路仿真。在理论分析与仿真计算的基础上，设计并制作了一台配电系统样品。通过不同工作模式下的负载试验验证了该配电系统，结合了正弦电压型和电流型配电结构的长处，具有非电接触式有限功率传输、负载端无须短路保护、可然插拔负载、电磁兼容性好和系统可靠性高等优点。     

全波升压式C—dumP变换器发电运行时两种工作模式的分析与比较

为使无刷直流电机减小体积、减轻重量、降低成本，选择了电容储能型（C－dump）交换器作为飞机起动／发电系统主电路，考虑发电运行的性能要求对变换器拓扑作了改进。改进得到的全波升压式C－dump变换器可作为双向功率流变换器，应用于无刷直流电机起动／发电系统，具有重要的实用价值。全波升压式C－dump变换器由两级功率变换电路构成，发电运行时有两种工作模式：单级工作模式和两级工作模式。本文分析了C－dump变换器发电运行的原理和特性，介绍了这两种工作模式的原理和特性，详细分析了两种工作模式的输出电压纹波、主开关管占空比、发电效率与电机转速的关系，最后进行了仿真分析与比较。     

零电流零电压开关PWM Boost全桥变换器

提出一种新颖的零电流零电压开关PWM Boost全桥变换器。超前管串联电感，并利用输出滤波电容的能量，可以在很宽的负载范围内实现ZCS。滞后管利用其寄生电容和与变压器原边并联的辅助电感，可以在任何负载下实现ZVS。与ZCS PWM Boost全桥变换器相比，所提出的变换器没有电流占空比丢失的问题。本文详细分析了该变换器的工作原理，参数设计原则。通过一个480W的原理样机，验证了分析结果。     

输入输出共地的Buck三电平变换器

输入输出共地的Buck三电平变换器开关管的电压应力为输入电压的一半，采用交错控制方式，滤波电感最大可以减小为Buck变换器的滤波电感的1／4。本文详细分析了变换器的工作原理及该变换器的输入输出特性，并解决了飞跨电容电压的控制问题。文中给出了实验结果，验证该变换器以及确保飞跨电容电压为输入电压一半方法的可行性，并进行变换器的动态实验，表明均压电路在输入电压和负载突变过程中依然能保证飞跨电容电压为输入电压的一半。     

带有前级DC/DC变换器与逆变器相互作用分析

研究了DC／DC变换器与逆变器之间的相互作用问题。由于逆变器负栽非线性特性，DC／DC变换器输出电压产生较大纹波，反过来又影响逆变器交流输出的动态性能。给出带逆变器负载时DC／DC变换器电感电流两种工作模式：快速跟踪模式与平均跟踪模式，快速跟踪模式有利于减小DC／DC变换器输出电压纹波，改善逆变器交流输出效果。实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于SG的Buck变换器自适应反步滑模控制器

针对Buck变换器的非线性特性,考虑在电感电流连续导通模式下的数学模型,采用自适应反步滑模法设计其闭环控制器,同时基于系统生成器（System generator,SG）提出了数字控制器的实现方法,并分析了其负载扰动和电源扰动特性,将仿真结果与PI控制方式相比较,结果表明了自适应反步滑模控制的优越性和SG设计开发的有效性,为FPGA实现Buck变换器的数字控制器提供了新的设计流程。     

飞机变速恒频电源系统可靠性的Monte-Carlo分析

随着电力电子技术的发展,用静止变换器取代机械式的恒速传动装置成为可能,因而出现了变速恒频电源系统。在变速恒频电源系统中,发电机是直接由飞机发动机来传动的。由于发动机的转速不是恒定的,因而发电机输出的交流电的频率也是变化的,故再用变换器把变频交流电变换为恒频交流电。飞机变速恒频电源系统的主要部件有无刷交流变频发电机、变换器和控制器。 一般情况下,变换器和控制器主要由电子元器件组成,其失效参数服从指数分布。但是发电机的失效参数为正态分布,因此,其可靠性的分析研究,用一般的解析方法是困难的。本文分析了飞机变速恒频电源系统的可靠性模型。应用Monte-Carlo方法对某型号飞机变速恒频电源系统方案的可靠性指标(R(t),MTBF)进行了数字仿真,得到了各主要部件的工作模式重要度,为该系统的研制设计提供了理论基础。     

带LCD复位的正—反激组合式变换器的理论分析与实验验证

正－反激组合式变换器中，两个变压器轮流向负载传递功率，ＬＣＤ缓冲网络实现了功率器件的零电压关断，并且将多余的能量回馈电网，减小了关断损耗，提高了效率，文中详细分析了该变换器的工作原理，列出了各种工作状态下的等值电路和微分方程，给出了各工作状态转换的条件，并绘制了５０Ｗ１００ｋＨｚ实验电路的实验波形，验证了理论分析的正确性。     

ZVS PWM全桥三电平直流变换器

提出了一种新型的ZVS PWM全桥三电平直流变换器。该变换器使用了以能量传输最大、滤波电感电流纹波最小、开关管实现ZVS等为条件寻找到的最佳开关方式，克服了传统ZVS全桥直流变换器中开关管电压应力高、滤波电感电流纹波大等缺点，所以其变换效率更高，响应速度更快，进一步拓宽了它的应用范围。本文分析了变换器的工作原理，给出了一个周期内的所有开关模态。本文还论述了谐振电感的设计和占空比的丢失，最后通过一个3kW,50kHz的实验样机加以验证分析结果。     

隔离Boost变换器用反激箝位的研究

隔离Boost变换器具有高频电气隔离、易于多路输出、输入电流纹波小、负戢短路时可靠性高等优点。但是由于变压器漏感存在,开关管关断时升压电感电流无法瞬时流入变压器,从而在开关管两端产生浪涌电压。本文通过增加一个与升压电感耦合的反激线圈和一个连接到输出电容的整流二板管,构成反激箝位电路。在开关管关断时,反激整流二级管导通,将升压电感中存储的部分能量传输到输出电容,从而限制了升压电感两端的电压,达到箝位的目的。文中研究了升压电感和反激线圈的匝比对反激箝位作用的影响。500W原理样机的实验结果显示,该电路起到了箝位作用,改善了元器件工作环境。     

双闭环控制反激变换器起动过程

变换器起动期间,由于低的输出电压导致过冲电流,将对变换器造成损坏。本文研究了电压电流双闭环控制反激（Flyback）变换器的起动过程,该变换器采用峰值电流控制芯片来实现。将Flyback变换器的起动过程分为电流过冲、电流调节器调节和电压调节器调节3个阶段。分别讨论了断续模式和连续模式下起动过程的3个阶段的特点,详细分析了影响起动过程电流过冲的因素。文中进行了仿真分析,并且通过对500W,200V／20V原理样机的研制,验证了仿真分析的正确性。     

一种改进的阻抗比判据

在直流分布式电源系统中,按单独工作模式设计的子系统之间的相互作用将导致电源系统动态性能下降甚至不稳定。M idd lebrook判据是分析分布式电源系统稳定性的经典方法,但不能保证系统的绝对稳定性及各子系统原有的动态性能。本文基于分布式电源系统小信号模型,研究了子系统之间的相互作用问题,给出一种改进的阻抗比判据,该判据能保证各子系统原有的稳定性和动态性能。分析实例与实验结果证明理论分析的正确性,从而为源变换器的优化设计提供了理论依据。     

一种新的PWM DC—DC变换器建模方法

介绍一种带变压隔离器，含多个功率开关器件的PWM变换器工作在连续状态的建模方法。该方法考虑了变换器的寄生元件，由理想功率开关管、理想二极管和理想变压器组成的理想开关部分用受控电流源和电压源替代。基于能量守恒原理，给出了确定寄生电阻、二极管正向压降的等效值的方法。为了简化模型，建立了将平均寄生元件转移到电感支路中的映射规则。文中阐述了以PWM推挽变换器为例的建模过程，得到了PWM推挽变换器工作在连续状态的动态大信号、DC及小信号模型，并进行了计算机仿真分析，结果令人满意。该建模方法的优点是模型由标准电路元件组成，因而可以直接用于通用电路仿真程序，对于更复杂的变换器拓扑尤为方便。     

Interleaved-Connected Split Planar Resonant Inductor Design in 1 kV SiC LLC Converters

Design method of split planar resonant inductor in 1 kV SiC logical link control(LLC) converter is proposed,which ensures the converter power density of 93.59 W/in~3 and peak efficiency of 95.73%. Split resonant inductor helps to provide symmetrical resonant current by symmetrical impedance,and improves the distortion of resonant current,which ensures the efficiency of the whole converter. An interleaved winding connecting scheme improves the power density of the planar magnets,which contributes to power density improvement. Design method and calculation process of such split planar resonant inductor are provided. To verify the feasibility of the proposed design method,a 1 kV/48 V 6.6 kW,210 k Hz SiC LLC prototype was built,and the experimental results are given.     

两端稳压软开关双向BUCK/BOOST变换器研究

研究了双向BUCK／BOOST变换器，指出通过合理设计电感与死区时间，可以使开关管零电压开通，并且其体二极管也是自然导通、关断，而无反向恢复问题，从而大大降低功率损耗。给出双向变换器两端稳压的控制方案，根据功率流的方向，自动选择工作在BUCK状态或是BOOST状态。该控制方案简单易实现，并能直接应用于其它需两端稳压的双向变换器。最后给出了24V／48V双向BUCK／BOOST变换器设计实例。设计结果表明．该变换器不仅体积小，重量轻，而且无论工作在BUCK状态还是工作在BOOST状态，均获得很高的效率。     

一种功率因数校正电路的分析与实现

介绍了一种用普通开关电源专用集成电路控制块作为控制电路，以升压式变换器作为功率电路的功率因数校正电路。该电路的输出直流电压经采样、误差放大作为电流基准，将Ｂｏｏｓｔ功率开关电流与电流基准比较，当功率开关电流瞬时值小于电流基准时，用专用ＩＣ发出的给定宽度脉冲驱动功率开关；反之，将提前关断功率开关。当负载变化时，电流基准也变化，从而保证了输入电流波形跟踪输入电压波形和输出电压的稳定。本文提出了该电路输入电流的计算方法，编制了分析程序，分析了输入电流的谐波含量，并计算了电路的输入功率因数。得出了在占空度为０．５时获得最大功率因数的条件，提出了获得最大功率因数时电路参数选择的一般原则。同时指出了该电路符合ＩＥＣ５５５－２标准的功率范围。     

某无人机大过载水平盘旋的稳定性分析

本文利用线化六自由度运动方程的状态空间式,对某无人机大过载定水平盘旋的稳定性进行分析。首先确定飞行器在各个过载下定常盘旋时的平衡运动参数,然后求动态反应的特征根及特征向量;研究了过载因子n_y从1到4时对该机运动稳定性的影响,用根轨迹图和表示特征向量的阿冈德(Argand)图识别和分析了各运动模态的特性。结果表明,该机运动的稳定性随载荷因子增加而变化,并出现俯仰荷兰滚模态和带滚转分量的长周期模态。