快变换交流方波埋弧焊电源研制

设计了一种双逆变电路结构的快变换交流方波埋弧焊电源,该电源由全桥型一次逆变电路和半桥型二次逆变电路组成.二次逆变电路由续流耦合电感、小功率电压尖峰吸收保护逆变回馈电路、IGBT半桥电路构成.一次逆变电路采用了电压、电流双闭环控制,二次逆变电路采用“临界共同导通”的控制策略,并对其电路换向过程进行了分析.试验结果表明,这种交流方波埋弧焊电源在电流换向过程中换向速度快且无过零死区时间,保证了电弧稳定性,具有良好的工程应用前景.     

感应电能传输系统损耗分析

感应电能传输(CIPT)技术,是一种新型的电能传输方式,能实现无电气连接的电能传送.松耦合变压器的引入,使得耦合系数较常规变压器低,对系统损耗准确建模成为CIPT技术的关键问题.本文通过对CIPT各个元器件的功率损耗分析,研究各个功率模块损耗之间的耦合关系.以损耗关于原边线圈电流的泰勒展开式为基础,建立CIPT系统功率损耗模型及效率模型.为验证理论分析的正确性,设计制作了一个CIPT样机,通过对不同工况进行比较实验,证明了所建磁路模型、效率模型的正确性.提出的损耗分析方法能够用来指导CIPT系统的分析与设计.     

多模式离子推力器流率特性实验研究

为了实现多模式离子推力器在宽功率范围内最优性能和可靠性,基于30cm多模式离子推力器通过实验开展了阴极和中和器羽状模式转变点流率、放电电压30V对应阴极流率和放电损耗曲线与束电流关系研究。30cm多模式离子推力器束电流从0.3A增加到3.3A时,阴极羽状模式转变点流率值从0.017mg/s增加到0.163mg/s,放电电压30V对应阴极流率从0.129mg/s增加到0.231mg/s,中和器羽状模式转变点流率从0.030mg/s增加到0.191mg/s。随放电室工质利用率的增加,在小束电流下放电损耗迅速增加;当束电流大于1.5A时,放电损耗对放电室工质利用率的变化较为迟钝。基于上述流率特性实验结果完成了30cm多模式离子推力器宽功率范围35个工作点下最佳流率设计。在设计的工作流率下,放电电压小于30V,阴极和中和器均工作在点状模式,实测推力为9.6mN~185.2mN、比冲为1332s~3568s、功率为258W~4761W。     

5kW离子电推进大功率屏栅电源的设计研究

本文针对航天器用5kW离子电推力器核心供电模块屏栅电源的技术需求,采用移相全桥技术设计了低电压输入高电压输出的大功率屏栅电源模块。对比分析了ZVS和ZVZCS两种移相全桥方案后,得出ZVZCS更适合于电推进屏栅电源的设计。提出了ZVZCS移相全桥变换器CDD无损缓冲电路中辅助电容的设计方法,论述了屏栅电源功率级和控制电路的设计过程。通过实物产品验证表明：采用ZVZCS移相全桥技术设计的屏栅电源模块能在较宽的负载范围内实现超前桥臂和滞后桥臂的软开关,提高了变换器的效率;采用CDD无损缓冲电路能辅助实现滞后桥臂的零电流关断,降低原边电流的损耗,同时降低高压整流管的电压应力。在具备完善的输入滤波,浪涌抑制及母线开关等功能以后,最大功率下效率在95%以上。     

阳极电流和屏栅电压对5kW离子推力器性能的影响

为了研究5kW离子推力器功率宽范围工作能力,采用试验的方法得到阳极电流和屏栅电压与其性能的影响关系。研究结果表明：离子束流随阳极电流增大呈线性增大。当屏栅电压增加时,推力器离子束流先增加然后趋于稳定,加速栅电流单调减小。推力随功率增大呈线性增长,比冲随功率的增大呈非线性增长,在功率308W~4813W下实现了推力12mN~184mN,比冲1817s~3538s, 效率34%~67%的宽范围调节。同时推力器效率随功率增大逐渐增大,并在2902W时存在明显拐点,在实际在轨应用中要根据任务需求确定最佳工作区间提高推力器性能和效率。     

低压大电流高效率同步整流BUCK变换器的分析与设计

随着电子技术的迅速发展及各种微处理器、IC芯片和DSP的普及应用,对低压大电流输出的DC-DC变换器的效率要求越来越高;同步整流是采用低导通电阻的MOSFET来取代整流二极管,可以有效降低整流损耗,提高功率变换器的效率;在分析非隔离同步整流 BUCK 变换器效率的基础上,介绍一种外部驱动芯片MAX797在非隔离同步整流BUCK变换器中的应用,该芯片在很宽的输入输出电压范围内可以保持较高的效率。     

永磁同步电机弱磁最优控制策略研究

针对永磁同步电机(PMSM)在恒转矩区起动能力差、在恒功率区电流轨迹不易跟踪等问题,提出基于电压反馈复合电流前馈的定子电流弱磁最优控制策略。通过判断电流前馈环节达到稳定时所需的电流与采用最大转矩电流比(MTPA)算法所得电流大小,使定子电流在恒转矩区通过电流前馈作用快速跟踪MTPA曲线,加快起动;在恒功率区采用电压反馈复合电流前馈的策略,增强系统抗干扰能力的同时最大化直流母线电压利用率。为了验证该策略的可行性,搭建PMSM仿真模型,构建以dSPACE1007为核心的试验平台,对其进行仿真和试验,结果表明了该策略的稳定性和有效性。     

电机定子铁芯铁损测试中假热点的判断及消除

电机定子铁芯测试是确定电机定子铁损损耗的大小以及查找电机定子铁芯缺陷的重要试验。确定电机定子铁损损耗除了利用测量试验的电流、电压来计算外,另一种重要的手段就是通过测量电机定子铁芯在试验过程中的温升来     

小功率低速直驱笼型异步电动机研究

从机电一体化的角度提出了小功率低速直驱笼型异步电机(LLDSM)额定电压的确定方法,研究了额定电压与最大转矩倍数和变频电源最大输出电压之间的关系。论述了LLDSM极数和槽数的选择原则,并仿真分析了不同极槽配合时气隙磁场的谐波含量。最后对制作的LLDSM进行了试验,测得电机转矩与电流和电压的关系曲线,并对试验数据进行了研究分析,验证了理论分析的正确性。     

离子推力器高效高可靠性屏栅电源设计

为了进一步提高离子推力器的可靠性和使用寿命,采用6个电源模块串联输出的方法设计了高效高可靠性的屏栅电源试验样机,每个模块采用全桥LLC谐振变换器,并对屏栅电源模块的性能、打火时开关管的瞬态电流应力分别进行了测试研究。结果表明：屏栅电源模块采用全桥LLC谐振变换器,可以实现零电压开通零电流关断（ZVSZCS）,整个电源的转换效率提高到96.9%;单个电源模块输出电压为210V,电源模块内部没有大于250V 的交流电压峰值,简化了高压绝缘设计的难度;变换器初级较大谐振电感的限流作用使得推力器出现打火时,开关器件瞬态电流仅为40A。该设计可以有效提高屏栅电源的效率和可靠性,可以应用于小行星探测等深空探测航天器的电推进系统。     

机载计算机开关电源的并联均流技术

简单的介绍了机载计算机开关电源的工作原理,机载计算机开关电源在并联时,严重地存在着负载电流不能被各个机载计算机开关电源均匀分担的问题,经过理论分析,简单说明了并联对机载计算机开关电源的影响,以及机载计算机开关电源的并联均流方式,同时介绍了负载均衡控制器UC3907实现机载计算机开关电源并联均流技术的原理.     

Boost变换器软开关技术的研究

提出一种新型有源软开关技术,在辅助开关和谐振电路的作用下,可以实现开关电源中开关管的零电压开通和零电压关断,而且可以减小开关管的电压应力和电流应力。对电路工作原理和参数设置进行了分析,给出了关键参数的选取原则。利用实际电路,验证了有源软开关技术的有效性。     

高速磁悬浮电动机变频器用开关电源设计

采用基于NCP1200的电流型控制,设计并研制了应用于高速磁悬浮电动机变频器的开关电源,该电源自适应输入电压波动,并自动调节PWM占空比以保证输出电压恒定.实验结果表明,该电源具有输出纹波小、效率高、EMI小、电压调整率和稳压性能好等优点,可用作变频器控制电路的电源.     

Single-phase grid-connected PV system using three-arm rectifier-inverter

A grid-connected photovoltaic (PV) power supply system with on-line voltage regulation capability is presented. It employs the three-arm rectifier-inverter topology with PV modules connected directly on the dc-link. The common-arm is with line-frequency switching and synchronous to the input voltage, aiming for a lower switching loss and decoupling the control of rectifier and inverter portions. As a result, the rectifier and inverter portions can be controlled independently with the rectifier-arm and inverter-arm, respectively. For maximum power point tracking (MPFF) of the PV modules and balancing the power among utility, PV, and the load, a variable dc-link voltage is adopted and controlled by the rectifier-arm based on the MPPT control algorithm. The inverter-arm then regulates the load voltage with good regulation and low distortion. Due to large variation of the dc-link voltage, a feedforward plus feedback control technique with variable gain is developed to keep constant bandwidth of the current loop at any operation condition. Therefore, the performance of the rectifier and inverter portions can be ensured. A system containing a 2 kVA converter and a 1.2 kW PV module is set up, and some experimental results are provided for demonstrating the effectiveness of the proposed method.     

混合型逆变器的空间矢量调制策略优化

高速永磁同步电机驱动系统具有电磁时间常数小、高速区载波比低的特征,加剧了电流纹波,影响系统效率、振动噪声和电磁干扰。为降低高速永磁同步电机的电流纹波,基于SiC-MOSFET/Si-IGBT混合型逆变器设计了一种改进型低损耗空间矢量调制算法。首先,通过调整零电压矢量的生成方式和各功率器件的开关动作时序,将大部分开关动作转移至低损耗的SiC-MOSFET中,并为高损耗的Si-IGBT提供零电压开关条件,降低了逆变器损耗,提高了驱动系统的效率和可用开关频率,逆变器开关频率的提高有效降低了电机电流纹波。其次,对该算法作用时的电流纹波特性进行深入分析,在此基础上提出一种变开关频率模式的最优交轴电流纹波峰值调制算法以优化交轴电流纹波性能。然后,根据预测的交轴电流纹波峰值实时调整载波频率,通过削峰填谷的方式对交轴电流纹波进行平均,在不增加开关损耗的条件下,分散开关能量、降低转矩脉动、改善振动噪声和电磁兼容性能。所提方案的优势在于：较于传统型逆变器,逆变器开关损耗降低、效率提高,可进一步提升开关频率以改善电流纹波;较于传统空间矢量调制算法,改进了电压矢量的生成方式,并利用载波频率这一新增自由度分散能量,降低了交轴电流纹波。最后,通过仿真与实验对所提出算法的有效性进行了验证。     

Fourier theory of jumps applied to converter harmonic analysis

The Fourier theory of jumps (FTJ) is demonstrated as an aid in deriving closed-form analytical equations for converter switching harmonics. The switching waveforms analyzed are the input current and output voltage and current of a three-phase, ac-dc, step-down, dead-band pulsewidth modulated (PWM), unity power factor converter. The input current closed-form harmonic equation is derived for two parallel-connected, interleaved-PWM converters supplying the same load and sharing a common input filter. The equations are compared with PSpice^TM simulations and practical results     

光纤开关网络模块高速电路的设计与实现

讨论了FC（Fiber Channel）开关网络模块高速电路的设计与实现。开关网络模块的数据传输速率达到了1.0625 Gbps,其高速电路设计已成为系统能否可靠运行的关键因素之一。分析了传输线选择、特性阻抗控制以及信号完整性等问题,并阐述了布局、布线、电源地和叠层等设计方法。     

某型训练指挥台电源系统的优化设计

电源系统是为某型训练指挥台内部各设备提供能源支持的基础单元。通过对电源系统的组成结构和功能的系统分析,针对电源系统存在的 3个方面不足,包括:启动冲击电流过大、电源开关存安全隐患以及风扇组交流负载消耗不合理,提出相应的优化措施,即:应用软启动电源降低启动冲击电流、利用低压控制高压提高安全性、使用直流风扇替换交流风扇降低交流负载消耗。实际应用表明,在采用上述优化措施后系统的可靠性和安全性均得 到了明显提高,达到了优化的目的。     

三相电压型脉宽调制整流器定频模型预测控制

针对三相电压型脉宽调制(PWM)整流器有限控制集模型预测控制采样频率高、开关频率不固定的缺点,提出了一种定频模型预测控制方法。通过求解价值函数得到PWM整流器交流侧下一采样时刻所要输出的电压值,利用空间矢量脉宽调制技术输出计算得到的电压值,实现定频模型预测控制。仿真与试验结果表明:所提出的控制算法开关频率恒定,稳态电流谐波含量低,实现了整流器高功率因数运行。     

并联H桥DC/DC变换器软开关技术研究

与传统的Buck电路相比,基于H桥并联的DC/DC变换器可以实现电压的双极性输出和故障时的冗余控制,非常适合用于大功率电动机正反转控制的场合。分析了并联H桥型DC/DC变换器的结构组成和双脉宽调制(PWM)模式。为了降低双脉宽调制下H桥型DC/DC变换器的开通和关断损耗,对无源软开关技术进行了分析,重点探讨了RCD缓冲电路和最小应力缓冲电路之间的性能差异,指出最小应力软开关技术可以获得更好的软开关性能,并就将其用于双脉宽调制下的并联H桥DC/DC变换器进行了仿真研究。仿真结果表明:最小应力软开关技术用于双脉宽调制下并联H桥DC/DC变换器时,可以实现开关管的零电压开通和零电流关断。