新型电子束焊机高压电源的设计与实现

传统的电子束焊机高压电源电路结构复杂、体积庞大,为此研发了一种新型60 kV/100 mA逆变式电子束焊机高压电源,电路结构简单、电压输出稳定。电源调压电路采用脉宽调制(PWM)技术控制的全桥变换器,使三相整流后的约540 V电压转化为0~500 V幅值可调的稳压直流电,然后经全桥逆变电路逆变为频率为20 kHz方波交流电;升压电路采用变压器串联与倍压整流的方式,将前级20 kHz方波交流电转变为60 kV的直流高压;控制电路采用基于比例积分微分(PID)调节的电压双闭环控制策略,能够使电源实现稳定的高压输出。搭建了高压测试平台对所研制的高压电源进行了测试,结果表明电源高压输出稳定、控制精度高,高压输出纹波与稳定度均能稳定在1%范围内,能够满足电子束焊机的要求。     

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。     

三相逆变电路中开环调节用于闭环系统研究

以三相逆变电路为基础,阐述了如何将开环系统的控制方法用于闭环系统,并且介绍了这种新的控制方法在实际中的应用,证明了该方法的有效性。     

一种星载固态功率放大器用400W二次电源设计

为了满足导航卫星系统对于固态功率放大器大功率、高可靠性、轻量化的需求,文章采用移相全桥同步整流变换电路加反激变换电路匹配的拓扑方案,设计了一种星载L频段固态放大器用400W二次电源,并详细给出了二次电源拓扑结构及设计原理分析。文章重点对变压器热耗进行分析,为了更好地进行变压器散热设计,该方案创新性采用灌封主功率变压器散热方案,灌封变压器的温度从104℃降低为85.5℃,散热相比有明显改善。同时给出了实物环路测试、电性能指标对比测试以及热平衡与热仿真对比测试,电源效率92.8%,环路的相位裕量42°,增益裕度26dB。测试结果表明设计的二次电源在实现高效率大功率输出的同时,有效地实现器件的一级降额散热,满足高可靠性的批产需求。     

基于SHEPWM与谐波补偿技术的混合逆变策略

文章介绍了谐波补偿器的结构特点及工作原理,研究论证了SHEPWM技术应用于三相逆变系统消除指定谐波的有效性。将SHEPWM与谐波补偿技术结合应用于逆变系统展开研究,充分拓展了谐波补偿器的应用价值,利用了SHEPWM技术可应用于大功率场合的优点。分析了混合逆变系统的工作原理,介绍了其电路结构,推导并建立了逆变系统数学模型,仿真验证了混合逆变策略的可行性,特别是在抑制特定低次谐波方面效果显著。     

大跨度桥梁斜风作用下抖振响应现场实测及风洞试验研究

基于现场实测和全桥气弹模型风洞实验,对大跨度桥梁在斜风作用下的抖振响应进行了研究。在西堠门大桥上安装了GPS位移测量系统和加速度传感器,对桥梁在施工和成桥阶段的风速、风压和抖振响应进行了同步现场实测。然后设计1∶124的全桥气弹模型,进行了该桥在正交风与斜向风作用下的抖振响应风洞试验。对现场实测数据和全桥气弹模型风洞试验结果进行了对比分析,实测数据与风洞实验结果吻合较好。分析结果表明大跨度桥梁在斜风作用下的抖振响应幅值可能达到甚至超过同等风速正交风作用下的响应值。因此,大跨度桥梁抖振响应分析中考虑斜风的作用是非常有必要的。通过对本桥在斜风作用下抖振响应的现场实测和全桥风洞试验结果的研究,得出了一些关于斜风作用下大跨度桥梁抖振响应的有益结论。     

一种新型脉冲电子束焊接用PWM逆变式栅偏压电源系统设计

提出一种基于传统连续电子束焊接技术的脉冲电子束焊接工艺的实现方法,应用现代功率电子开关器件及PWM脉宽调制控制技术,采用了先进的逆变技术进行脉冲偏压电源系统设计.由于系统工作在高频开关状态,整个脉冲偏压电源系统不仅动态响应快、电气性能指标高及控制性能好,而且还具有体积小、重量轻、可靠性高等一系列优点,各项技术指标完全能满足脉冲电子束焊接的工艺需要.     

IGBT逆变式主电路的仿真研究

通过对全桥式ＩＧＢＴ逆变主电路的研究,论述了ＣＡＤ技术在电路设计中的应用前景,介绍ＩＧＢＴ全桥主电路的工作原理及ＩＧＢＴ、主变压器的数学模型,并对全桥主电路进行了仿真研究。实验结果表明,仿真波形与实际相符合,吸收参数对电路的影响比较小。     

3 kVA直/交软开关逆变器研制

介绍了一种新型高频软开关逆变器拓扑电路构成,分析了其工作原理和特性。该电路通过两个改型的正激变换器的交错并联来得到逆变桥的高频直流脉冲电压波形,通过合理的三态离散脉冲滞环控制,实现了逆变桥所有开关管的零电压开关。采用输出电压和滤波电感电流双闭环反馈控制技术。研制成功的３ｋＫＡ４８ＶＤＣ／２２０Ｖ５０Ｈｚ软开关逆变器开关频率为４０ｋＨｚ,具有动态响应快、输出电压波形质量优、整体效率高、体积和重量小等     

离子推力器小功率正高压屏栅电源研究

为了设计一种适用于小功率离子推力器的小功率正高压屏栅电源,本文提出了一种前级降压斩波电路后级全桥LLC谐振及全波倍压整流的两级式拓扑结构。在该主电路的基础上,设计了控制电路,并开展了试验研究。试验结果表明：设计的正高压屏栅电源在输入电压42 V、输出负载12.52 kΩ时,输出电压和输出功率分别为1050 V、88 W,且输出电压误差范围控制在2%以内,屏栅电源效率为90.44%。对于输出正负极高压短路、瞬时加减载具有自恢复功能。研究证明了该两级式拓扑结构的可行性,从而提供了一种小功率正高压屏栅电源的设计方法,对小功率离子推力器的发展具有推动作用。