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。     

双谐振拓扑高压脉冲电容器充电电源

脉冲电容的充电电源是脉冲功率技术中的关键设备,为研究更高精度的高压脉冲电容充电电源,基于一种较为新颖的双谐振拓扑结构,通过推导传递函数,分析了其电压和电流传输特性。根据双谐振电路存在两个谐振点的特性,提出基于双谐振变换器的充电电源充电方式,即充电阶段采用串联谐振工作模式,到高压保持阶段通过频率调制降低开关频率至接近第二谐振点,实现对脉冲电容自放电压降的动态补偿,从而保证高压充电电源充电精度的同时,极大地提高脉冲电容的高压稳定度。为验证所提出方式的可行性,基于Matlab/simulink搭建仿真模型,分别对串联谐振全桥变换器和双谐振全桥变换器两种拓扑结构进行仿真,实验结果验证了所提出双谐振拓扑的频率调制方式的可行性。     

电感电流伪连续导电模式下Buck变换器的动力学建模与分析

以电感电流伪连续导电模式(pseudo-continuous conduction mode, PCCM)下Buck变换器为例, 通过对开关变换器的开关模态的完整描述, 建立了PCCM Buck变换器的精确离散时间模型. 基于该模型, 研究了PCCM Buck变换器在负载电阻、电感等效串联电阻、电感、电容、参考电流和输入电压等电路参数变化时的分岔行为, 并揭示了变换器存在的次谐波振荡、倍周期分岔和混沌等复杂动力学行为. 基于分段光滑开关模型的数值仿真, 得到变换器在不同负载电阻下的时域波形图和相轨图, 验证了离散时间模型的正确性. 理论分析和仿真结果表明: PCCM Buck变换器更适合工作在轻载条件, 加大负载会导致变换器工作状态的失稳以及工作模式的转移; 电感的等效串联电阻对变换器稳定性具有一定程度的影响, 且等效串联电阻越大, 变换器越稳定. 研究结果对于设计与控制PCCM Buck变换器具有重要意义.     

RLC串联谐振教学实验的研究

ＲＬＣ串联谐振教学实验的研究陆申龙，曹正东（复旦大学上海２００４３３）（同济大学上海２０００９２）在物理实验教材中，ＲＬＣ串联谐振实验的教学重点是通过做ＲＬＣ串联谐振实验，使学生学习该谐振电路的电流随频率变化的特性，并掌握测量电路谐振曲线的方法．由谐...     

W波段磁控管型高次谐波潘尼管的研究与设计北大核心CSCD

针对在高频率、高效率、低磁场及低电压工作方面具有自身独特优势的磁控管型高次谐波潘尼管进行了研究与设计。通过对磁控管型谐振系统的研究,指出了工作在高次谐波时谐振系统设计与谐波次数选择的问题。在此基础上完成了对采用11腔、工作在2π模式的高次谐波潘尼管的设计。3维粒子仿真和优化的结果表明:该器件可以在磁场为0.379T、工作电压为30kV、工作电流为1A、横纵速度比为2的条件下,在W波段(99.1GHz)得到8.6kW的功率输出,相应的束波转换效率达28.7%。     

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。     

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。     

牵引变流器网侧电流谐波抑制研究

作为电力机车牵引传动系统核心部件的牵引变流器是牵引供电网的主要谐波来源之一。牵引变流器采用的单相四象限整流器,输出含有二次脉动,且工作开关频率较低,导致变流器网侧电流谐波问题严重。目前单相四象限整流器的控制脉冲产生主要采用SPWM技术。与SPWM相比,SHEPWM（特定谐波消除PWM）可以针对性的消除特定的谐波,谐波含量更小,效率更高,但其无法消除调制波中本身就存在的谐波。针对SHEPWM调制策略进行了分析设计,同时对陷波滤波器技术、PR控制策略和LC回路在降低谐波含量中的作用进行深入分析。经过合理的方案选择,有效的降低了网侧电流谐波含量,并通过MATLAB仿真实验进行了分析验证。     

电流控制二次型Boost变换器的动力学研究

通过对二次型Boost变换器开关状态的完整描述, 推导了两个电感电流边界, 建立了电流控制二次型Boost变换器的分段光滑迭代映射模型. 对比分析了以输入电感电流或储能电感电流作为电流反馈量的非线性分岔行为. 通过稳定性和工作模式分析, 得到了电流控制二次型Boost变换器从稳定的周期1工作状态到次谐波振荡状 态转移以及从电感电流不连续导电模式到连续导电模式转移的条件, 并采用参数空间映射图, 对二次型Boost变换器的工作状态域进行了估计. 设计了实验电路, 由实验结果证明了不同的参数变化有着不同的分岔路由, 存在工作模式转移现象, 电流控制二次型Boost 变换器呈现复杂的动力学行为, 实验结果验证了理论分析的正确性. 关键词： 二次型Boost变换器 开关状态 模式转移 边界碰撞分岔     

中点箝位型逆变器在EAST低次谐波平台中的应用

针对EAST磁体电源等非线性负载产生低次谐波(75~125 Hz)难以治理的问题,提出注入式混合有源滤波的方案。基于EAST低次谐波实验平台,对注入式混合有源电力滤波装置的拓扑结构与滤波原理进行了研究; 同时采用一种降低直流侧中点电位波动的三电平空间电压矢量调制算法,并给出基本矢量作用时间的求取方法; 对该方案及算法进行了仿真与实验验证,仿真与实验结果具有很高的一致性,证明该方案能有效抑制EAST磁体电源运行中产生的低次谐波及其谐振放大。     

Bifurcation and chaos in high-frequency peak current mode Buck converter

Bifurcation and chaos in high-frequency peak current mode Buck converter working in continuous conduction mode(CCM) are studied in this paper. First of all, the two-dimensional discrete mapping model is established. Next, reference current at the period-doubling point and the border of inductor current are derived. Then, the bifurcation diagrams are drawn with the aid of MATLAB. Meanwhile, circuit simulations are executed with PSIM, and time domain waveforms as well as phase portraits in i_L–v_C plane are plotted with MATLAB on the basis of simulation data. After that, we construct the Jacobian matrix and analyze the stability of the system based on the roots of characteristic equations. Finally, the validity of theoretical analysis has been verified by circuit testing. The simulation and experimental results show that,with the increase of reference current I_(ref), the corresponding switching frequency f is approaching to low-frequency stage continuously when the period-doubling bifurcation happens, leading to the converter tending to be unstable. With the increase of f, the corresponding Irefdecreases when the period-doubling bifurcation occurs, indicating the stable working range of the system becomes smaller.     

基于符号时间序列方法的开关变换器离散映射算法复杂度分析

开关变换器与其符号序列拓扑共轭,这使得开关变换器系统特性的研究可以归于符号序列的研究,从而得到更一般的结论.采用基于符号时间序列的算法复杂度来分析开关变换器的复杂行为,从具体内在结构得到开关变换器的本质特征.与统计复杂度不同,算法复杂度还可以定量地描述开关变换器的突变点和工作周期,为深入了解开关变换器的特性和混沌行为的利用提供理论依据.     

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。     

电流模式SEPIC变换器倍周期分岔现象研究

以SEPIC变换器中前置电感电流为控制对象,建立了SEPIC变换器断续电流模式下的离散时间模型, 并分析了不动点的稳定性.通过相轨图、功率谱图以及分岔图, 发现电路中存在一种特殊的倍周期分岔现象——电路的运行状态经历了1倍周期、 2倍周期、4倍周期再到2倍周期、4倍周期,最终进入混沌状态.实验结果与仿真结果相一致, 证实了SEPIC变换器在断续电流模式下存在这种倍周期分岔现象.     

小型化行波管灯丝电源设计

综述了行波管灯丝基本工作过程及其对电源的特殊要求,分析了行波管灯丝负载基本特性,对灯丝电源设计的特殊性及问题进行了深入细致分析,通过对Topswitch系列控制芯片的性能特点分析,设计了以反激变换器为主电路的灯丝电源。根据灯丝启动特点及其对电源稳定性基本要求设计了高精度反馈电路与限流电路。通过Pspice仿真、样机实验及例行试验测试,验证了理论分析及设计的合理性与可行性,仿真与测试结果表明电源主电路、反馈电路及限流电路能够很好地满足行波管灯丝对电源的各项指标要求。     

小型化行波管灯丝电源设计

综述了行波管灯丝基本工作过程及其对电源的特殊要求,分析了行波管灯丝负载基本特性,对灯丝电源设计的特殊性及问题进行了深入细致分析,通过对Topswitch系列控制芯片的性能特点分析,设计了以反激变换器为主电路的灯丝电源。根据灯丝启动特点及其对电源稳定性基本要求设计了高精度反馈电路与限流电路。通过Pspice仿真、样机实验及例行试验测试,验证了理论分析及设计的合理性与可行性,仿真与测试结果表明电源主电路、反馈电路及限流电路能够很好地满足行波管灯丝对电源的各项指标要求。     

脉冲跨周期调制连续导电模式Buck变换器低频波动现象研究

揭示了脉冲跨周期调制(pulse skipped modulation,PSM)电感电流连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)Buck变换器中存在的低频波动现象,分析了PSM调制CCM Buck变换器的能量转换过程,阐述了低频波动的产生机理,给出了低频波动的判断条件.建立了PSM调制CCM Buck变换器的同步开关映射模型,基于该模型给出了电感电流与输出电压随输出电容等效串联电阻(equivalent series resistance,ESR)变化的分岔图,分析了ESR对低频波动的影响.为消除PSM调制CCM Buck中存在的低频波动,提出了电容电流脉冲跨周期调制(capacitor current pulse skipped modulation,CC-PSM)方法.研究结果表明:在ESR较小时,CC-PSM调制CCM Buck变换器消除了PSM调制CCM Buck变换器存在的低频波动.仿真与实验结果验证了理论分析的正确性.     

用于辉光放电清洗的LCC谐振变换器仿真

针对辉光放电清洗系统中气体击穿之后对电源的恒流要求,提出用LCC谐振变换器的新方案,以改进辉光放电清洗电源方案,增加电源方案储备。利用软件工具选取参数范围、辅助理解拓扑特性以及验证方案。分析了LCC传递函数中主要参数品质因数QL和串并联电容比A对电路增益以及谐振器件应力的影响,设计了合理的参数取值。根据参数取值,利用MATLAB仿真表明,电源的闭环仿真输出达到额定值,LCC拓扑能满足辉光放电清洗电源的参数要求。LCC谐振变换器的电流归一化曲线表现出良好的恒流特性,适合设计成电流源。