基于AC-Link串联谐振的Buck-Boost变换器控制算法

介绍了一种基于AC-Link串联谐振的Buck-Boost变换器拓扑结构,用状态平面分析法对串联谐振电路在Buck模式和Boost模式下工作过程进行分析。该方法相比于传统的基波等效分析法具有直接、精确和求解简单的特点。给出了详细的推导过程,提出了一种控制算法。建立了Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果表明,该控制算法能够实现Buck和Boost的功能,能够得到稳定的输出电压,输入电流谐波含量低的特点,可以实现变换器在较宽的范围内调节输出电压。     

基于自激移相控制的行波管电源LLC变换器

为提高行波管高压电源变换器全工作状态的软开关和动态响应性能,分析了行波管负载的动态突变特性,设计了全桥LLC谐振倍压功率变换器,提出了基于自激移相控制的全桥LLC变换器的工作原理、大信号建模和设计方法,重点针对负载突变特性分析了变换器的瞬态软开关特性和控制参数设计原则。通过仿真验证了变换器在负载突变时能够实现开关管的零电压开通,说明了控制参数的自适应调整能够提高变换器的动态响应性能。通过实验分析了基于自激移相控制的全桥LLC变换器的典型波形,表明变换器具有较好的软开关特性。     

并联谐振长脉冲调制器的仿真研究

 介绍了一种基于并联谐振波形叠加技术的长脉冲调制器,该结构采用多模块进行波形叠加(并联),这样可以在纹波一定时,减小脉冲前沿,同时可以提高输出功率,单级结构采用并联谐振结构。为了稳定输出电压,且尽量减小开关损耗,采用频率和相位联合控制方式。对频率和相位联合控制、前馈稳压控制原理及谐振参数设计进行了说明,对基于上述原理的多级并联结构进行了仿真。仿真结果表明：输入直流电压在450~550 V变化时,3个变换器模块并联,谐振参数中心频率50 kHz,在5.2 kΩ负载上产生60 kV电压,上升沿约35 μs,输出电压能保持基本稳定,纹波小于4%。     

并联谐振变换器式电容器充电电源

针对采用串联谐振变换器电容器充电电源的不足,通过分析、改进并联谐振变换器拓扑,研制了基于并联谐振全桥变换器研制的10 kJ/s,100 kV电容器充电电源,变换器开关采用脉冲宽度调制技术,开关频率达40 kHz,电源的反馈控制电路基于数字信号处理全数字控制器。并给出了充电电源及主要部件高频高压变压器的设计注意事项、经验及实验结果。     

LCC谐振变换器的电路建模与参数设计

对用于高压场合的LCC谐振变换器进行了分析和研究,采用基波近似法推导等效模型,建立了谐振电路的大信号模型和等效模型,对LCC谐振变换器的稳态特性进行分析,采用了一种以输入阻抗角为限定条件的参数设计方法,该方法可以实现谐振变换器零电压开关的同时兼顾谐振电流对效率的影响。在大信号模型的基础上,建立了小信号模型,得到输出电压与输入占空比之间的传递函数,从而建立闭环系统,实现电压的宽范围输出。通过Simulink仿真验证了所设计的LCC谐振变换器可实现全负载范围的零电压开关(ZVS),说明了设计方法的可行性。     

基于LCC-LC谐振变换器的高压储能电源研究

针对脉冲等离子体推力器(PPT)高压储能电容充电这一应用背景,研究了一种新型LCC-LC谐振变换器。该变换器在保留了LCC谐振网络基本特性的同时,引入了零增益点,使谐振变换器具有负载短路保护和缓启动功能,且相比于LCC谐振变换器的工作频率调整范围更窄,有利于磁集成和功率密度的提升。利用基波分析法和阻抗分析法分析了高阶LCC-LC谐振腔的特性,并基于此进行工作区间划分,确保LCC-LC谐振变换器宽负载范围内实现软开关;针对LCC-LC谐振变换器的高效运行,给出了一整套参数优化设计方法。最后,通过仿真和1 kW的原理样机实验数据,对所研究的变换器各项功能进行了验证。     

单相并联谐振变换器输出LC滤波器参数优化

采用在静止直角坐标系中构造虚拟正交电路的方法,推导了单相并联谐振变换器在直接正交(D-Q)旋转坐标系中的等效电路,求解了该等效电路的传递函数;通过仿真验证所推导的D-Q等效电路能够准确地代表原变换器电路。基于阻抗匹配的原则,通过D-Q等效电路的传递函数对单相并联谐振变换器的输出LC滤波器参数进行了优化,达到了输出脉冲电压上升沿时间小于50μs、过冲小于5%、调节时间小于100μs和纹波小于5%的预期指标,验证了采用该方法来优化并联谐振变换器输出LC滤波器参数的可行性。     

脉冲序列控制开关变换器的脉冲组合规律及其多周期态研究

开关变换器的脉冲序列控制是通过调整控制脉冲循环周期内高、低功率脉冲的组合方式实现对开关变换器输出电压的调节. 控制脉冲循环周期内高、低功率脉冲的组合方式决定了脉冲序列控制开关变换器的稳态性能. 基于数论中连分式展开的思想, 研究了控制脉冲循环周期内脉冲序列控制开关变换器的控制脉冲组合规律, 得到了确定控制脉冲循环周期内高、低功率控制脉冲组合方式的算法. 建立了脉冲序列控制开关变换器的输出电压一维离散迭代标准模型, 并结合高、低功率控制脉冲组合规律, 分析了脉冲序列控制开关变换器的稳态性能; 研究了其多周期态参数估计和分布; 得到了其输出电压纹波范围. 仿真和实验结果证明了算法的正确性. 本文的研究结果有助于深入理解脉冲序列控制这一类离散型开关变换器控制方法. 关键词： 脉冲序列 控制脉冲组合 输出电压稳波     

基于高频交流链接技术的串联谐振变换器

 提出了一种基于高频交流链接技术的串联谐振变换器,简要分析了该变换器的工作原理及一个周期内的工作过程,给出了变换器的控制方式和控制系统的框图,并进行了仿真和实验验证。实验结果表明,该变换器能够实现网侧电压和电流同相位,且网侧电流谐波含量低,同时串联谐振又具有高效率和恒流特性。因而,变换器具有高功率因数、高效率和低谐波的优点。     

离散移相控制全桥DC-DC变换器的能量迭代建模及多周期态研究

针对移相全桥DC-DC变换器, 提出一种离散移相控制方法. 通过建立移相全桥DC-DC变换器输出滤波电容能量模型, 分析了离散移相控制全桥DC-DC变换器的能量迭代过程和控制原理. 通过对离散移相控制全桥DC-DC变换器能量迭代过程的研究, 揭示了其多周期态工作特性. 与传统PWM移相全桥DC-DC变换器的仿真对比分析结果表明, 离散移相控制全桥DC-DC变换器具有控制环路简单可靠、瞬态响应速度快等优点.     

高频交流链接技术充电电源

在高频交流链接技术（HF AC-link）充电电源理论、数值仿真和实验研究的基础上,研制了一台充电速率为60 kJ/s、输出电压为50 kV的样机。电源主要由LC三相滤波器、矩阵开关、串联谐振单元和高频变压器4部分组成,分别给出了这几个部分的详细设计。利用高频交流链接技术的优势和合理的结构设计,使得该充电电源的功率密度大于0.6 W/cm3,同时实验结果表明,该充电电源的功率因数大于0.95,效率大于90%。因此,该充电电源具有高功率密度、高功率因数和高效率的优点。     

基于补偿法的超导单元交流损耗测量系统设计

交流损耗是影响超导电力装置运行稳定性和成本的关键因素之一.本文提出了一种基于电压补偿法的大载流超导单元交流损耗测量方法,通过串联在回路中的大电流补偿线圈,抵消超导单元的感性电压来实现.在系统设计上,通过数据采集卡和运动控制器,获取超导单元、补偿线圈的电压信号,同时控制步进电机拖动补偿线圈.通过相位的对比计算,实现精确定位补偿,从而测量超导单元的交流损耗.最后,在不同频率下,测量了0.2 m长、110 kV/1.5 kA的高温超导电缆样缆的交流损耗,得出的交流损耗曲线与计算结果基本吻合.实验结果表明,采用补偿线圈的交流损耗测量系统具有自动检测、定位和测量功能,可以实现具有大电流容量超导单元交流损耗的准确测量.     

基于DSP2808的轴流风机控制器设计

针对工业用轴流风机,设计了基于DSP2808的智能轴流风机控制器,给出了DSP系统、CPLD系统、驱动电路、功率电路、故障检测与保护电路、单端反激变换器的设计方案。分析了风机调节流量的方法,控制器能够根据温度反馈通过PWM斩波实现风机宽范围无级调速,实现节能;控制器能够接收外部电位计、温度传感器、485总线的转速给定,表决后产生最终的转速给定;控制器具备电机绕组过热、IGBT过热、交流侧过欠压、直流侧过欠压、直流侧过流等故障检测与保护功能。实验结果表明：控制器能够实现风机匀加速软起动及起动与转速闭环之间的平稳过渡,有效降低了风机启动、运行过程的噪声,同时实现了节能。     

换流变分接头及直流控制器极限诱导分岔分析

本文研究了直流子系统整流站定电流逆变站定电压控制方式下逆变站换流变变比和熄弧角达到限值时交直流互联系统发生极限诱导分岔的情况.对系统遭遇硬限制时不会发生奇异诱导分岔的原因作了详细的探讨;发现系统发生极限诱导分岔时换流变变比需大于临界值并给出了不同类型极限诱导分岔临界值的计算公式.根据临界值对参数灵敏度的信息,可通过调整参数来消除分岔点以增大稳定域.分析了发电机励磁电压极限对换流变变比临界值及系统稳定域的影响.给出了发生此类极限诱导分岔的机理解释:换流变无功消耗的增加,换流站无功补偿的下降及控制方式的转换导致系统因无功缺乏失稳.     

Qualitative model of a plasma photoelectric converter

A converter of focused optical radiation into electric current is considered on the basis of the photovoltaic effect in plasmas. The converter model is based on analysis of asymmetric spatial distributions of charge particle number density and ambipolar potential in the photoplasma produced by external optical radiation focused in a heat pipe filled with a mixture of alkali vapor and a heavy inert gas. Energy balance in the plasma photoelectric converter is analyzed. The conditions in which the external radiation energy is effectively absorbed in the converter are indicated. The plasma parameters for which the energy of absorbed optical radiation is mainly spent on sustaining the ambipolar field in the plasma are determined. It is shown that the plasma photoelectric converter makes it possible to attain a high conversion efficiency for focused solar radiation.     

径向线型模式变换器

 研究了一种通过改变波导内场分布的旋转对称性,可将高功率微波源输出的TEM模或TM01模转换为TE11模的径向线型模式变换器。介绍了该模式变换器的基本原理,即采用金属插板将同轴波导TEM模变换为4路90°扇形波导TE11模,各路扇形波导间所需的输出相位差通过将扇形波导转换为双层径向线传输来实现。基于这一原理,设计了一个中心频率为1.6 GHz的同轴TEM-TE11模式变换器,并进行了数值模拟计算,结果表明该模式变换器具有较高的功率容量,中心频率处反射系数为0.05,模式转换效率为99%,在1.52~1.68 GHz的频带范围内,模式转换效率大于90%。     

CRAFT超导磁体电源换流变压器短路阻抗设计

聚变堆主机关键系统综合研究设施（CRAFT）超导磁体电源兼具大电流稳态运行、高功率脉冲运行和瞬态故障抑制能力的需求。换流变压器的短路阻抗与超导磁体电源的特性密切相关。为了优化超导磁体电源的性能,基于交直流系统的参数和换流变压器的等效电路模型,研究了换流变压器短路阻抗与超导磁体电源的输出电压、谐波电流、短路故障电流和无功损耗的关系。短路阻抗越小,超导磁体电源的额定输出电压越高,无功损耗越小,这些特性对CRAFT超导磁体电源的性能有利,但是短路故障电流和谐波电流增加,影响电源的短路故障抑制能力和谐波特性。在CRAFT超导磁体电源换流变压器短路阻抗设计时,首先短路阻抗必须满足直流电源的额定输出电压和故障电流抑制能力,其次,由于CRAFT超导磁体电源是多相变流器,仅产生高次特征谐波电流,含量少便于抑制,因而尽量选择较小的短路阻抗。     

一种改进式TAC的高精度时间间隔测量系统的实现

设计了一种基于改进式时间-幅度转换器(Time-Amplitude Converter, TAC)的高精度时间间隔测量系统。该系统采用集成运放设计TAC中的电流可控的恒流源,并对TAC内部的积分控制部分加入宽带直流放大电路,来提高时间间隔测量的精确度;采用高精度的模数转换器采样TAC的输出,实现高精度时间间隔测量中的模拟到数字的转换;采用现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)完成系统软件设计,实现对TAC的控制。通过变换TAC的采样电阻的阻值,使恒流源输出不同的电流对电容进行充电,从而使TAC的输出电压满足高精度模数转换器(Analog-Digital Converter,ADC)采集电压的要求。实验表明,在测量时间范围为1us,800ns,400ns,200ns时,该系统的时间间隔测量的最小时间精度为400皮秒。     

The voltage-pulsing effects in AC plasma display panel

The effect of the voltage pulsing is simulated in AC plasma display panel using various two-dimensional simulation codes. The volume-averaged density increases rapidly because of the large electric field in the AC-plasma display panel cell as the peak voltage is raised. The ignition time and the decaying time of the discharge are related to the external voltage. The space and time variations of the charged particle densities and the potential profile are described for various voltage forms. The ion energy distribution near the cathode-side dielectric which plays an important role in the MgO lifetime and the secondary electron emission coefficient is concentrated to much lower energies than the applied voltage