隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，對大功率、高性能的開關(guān)電源要求也越來越高。功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)是當前電力電子技術(shù)研究的熱點問題。大多數(shù)電力電子裝置通過整流器與電網(wǎng)接口，而傳統(tǒng)的二極管或晶閘管整流裝置會產(chǎn)生大量的諧波電流，對電網(wǎng)造成污染。許多國家和國際組織相繼制定了一系列限制用電設備諧波的標準。有源功率因數(shù)校正技術(shù)能夠有效的消除整流裝置的諧波，因此具有廣泛的應用前景。 本文首先分析了開關(guān)電源的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展要求，詳細地闡述了開關(guān)電源的基本構(gòu)成和基本組態(tài)。然后研究了ZVT-Boost軟開關(guān)PFC電路的基本結(jié)構(gòu)、基本工作原理及軟開關(guān)實現(xiàn)原理，在此基礎上確定了主電路結(jié)構(gòu)，并制定了控制系統(tǒng)方案。 鑒于功率要求，本文采用兩級PFC電路。因此對常見的DC-DC變換器的拓撲結(jié)構(gòu)、原理特性進行分析。并針對各自的變換器建立了簡化模型，基于所建立的模型分析了變換器的特性，列出各變換器的優(yōu)缺點及在設計開關(guān)電源時的選用原則。最后，對所設計的系統(tǒng)進行了仿真分析。 本文根據(jù)用戶的要求研究設計了一種大功率高性能開關(guān)電源。該開關(guān)電源分為前級和后級，前級為采用BOOST結(jié)構(gòu)的單相有源功率因數(shù)校正電路，后級為采用移相控制軟開關(guān)技術(shù)的全橋變換器。最后研制出了實驗樣機，并給出了實驗樣機的功率因數(shù)校正電路和移相全橋軟開關(guān)變換電路的實驗波形。
標簽： BOOST 變換器 高功率因數(shù)
上傳時間： 2013-04-24
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靜電除塵器是環(huán)保行業(yè)的重要設備，在工業(yè)粉塵的回收處理方面有著非常重要的應用。課題的主要內(nèi)容是研制用于靜電除塵的高頻大功率高壓直流電源，滿足國內(nèi)市場的需要。本文從實際應用的角度出發(fā)，對該高壓直流電源進行研究并給出了主要研制過程。 第一章首先介紹了靜電除塵器的工作原理和除塵器的電特性，然后介紹了幾種當前工業(yè)界常用的除塵電源的供電方式，并指出了靜電除塵電源的發(fā)展方向是高頻逆變化。在分析了高頻化靜電除塵電源在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢后，結(jié)合課題的要求，提出了本文需要解決的問題。 第二章首先對逆變電路的功率變換技術(shù)進行了分析。接著分析了除塵電源采用PWM硬開關(guān)方式的電路特性，并利用PSpice軟件進行了仿真分析，估算出了采用這種方式開關(guān)管的損耗。然后重點分析了采用串聯(lián)負載串聯(lián)諧振和LCC串并聯(lián)負載串聯(lián)諧振這兩種諧振軟開關(guān)工作方式時的電路特性，推導了電路所滿足的條件。在利用PSpice軟件仿真分析的基礎上估算出了開關(guān)管的損耗。最后通過電路損耗和可行性的比較，選擇LCC串并聯(lián)負載串聯(lián)諧振電流斷續(xù)的軟開關(guān)工作方式應用于大功率高頻高壓電源。 第三章首先確定了三相晶閘管可控整流，電壓型全橋IGBT逆變，高頻變壓器升壓和高壓硅堆全橋整流的主電路拓撲結(jié)構(gòu)。然后給出了高壓直流電源的整流電路、逆變電路、主功率回路以及高頻升壓變壓器的設計過程。整流電路的設計包括晶閘管的選取以及交流電抗器和直流母線濾波電容的設計；逆變電路選用IGBT并聯(lián)來實現(xiàn)開關(guān)管，并詳細分析了IGBT驅(qū)動器的選擇以及在并聯(lián)形式下的應用；主功率回路的設計主要是包括迭層母線板的設計。 第四章首先簡單介紹了高壓直流電源在靜電除塵應用中的控制策略。然后詳細分析了各部分保護電路的工作原理。 第五章給出了樣機的實驗結(jié)果和重要波形，驗證了設計的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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開關(guān)損耗及其帶來的散熱問題限制了變流器開關(guān)頻率的提高，從而限制了變流器的小型化和輕量化。軟開關(guān)技術(shù)能夠有效的降低開關(guān)損耗，提高變流器的效率和開關(guān)頻率，被廣泛的應用在各種大功率開關(guān)電源場合。 本文首先對軟開關(guān)技術(shù)進行了一個概述，介紹了軟開關(guān)技術(shù)的工作原理及發(fā)展歷史，特別提到了最新的控制型軟開關(guān)技術(shù)。在第二章中，針對課題，著重講述了全橋電路。作為對比，首先分析了全橋硬開關(guān)電路的工作原理和開關(guān)損耗。然后，分析了全橋軟開關(guān)兩種常見的實現(xiàn)方法：ZVS和ZVZCS，并針對幾種常見拓撲，詳細對比了它們的工作原理，軟開關(guān)實現(xiàn)方法，軟開關(guān)實現(xiàn)效果，軟開關(guān)實現(xiàn)范圍和總體效率，指出了它們的優(yōu)缺點和各自適合的應用領(lǐng)域。在第三章中，首先介紹了全橋軟開關(guān)的兩種控制策略：移相全橋和有限雙極性，從實現(xiàn)方法和對軟開關(guān)效果的影響兩個方面，做出比較。然后介紹了開關(guān)電源常見的三種控制方式：電壓模式控制、峰值電流模式和平均電流模式控制，其中詳細介紹了平均電流模式控制，給出了設計思想和步驟。最后，給出了全橋軟開關(guān)電路的小信號模型，分析了軟開關(guān)技術(shù)的引入對傳統(tǒng)PWM硬開關(guān)全橋電路小信號模型的影響。第四章給出了5kW電力操作電源的具體設計步驟，如方案選擇，磁設計、控制環(huán)路設計、副邊整流電壓尖峰吸收等關(guān)鍵步驟。第五章分析了實驗波形和實驗數(shù)據(jù)，驗證了上述理論和設計的正確性。
上傳時間： 2013-05-22
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三相逆變器作為交流供電電源的主要部分，廣泛地應用于電動車、電力設備、產(chǎn)業(yè)設備、交通車輛等領(lǐng)域。逆變器的并聯(lián)控制技術(shù)以其廣泛的應用前景也得到越來越深入地研究。人們對逆變電源的要求越來越高，高性能、高可靠性的大功率逆變器就是當今逆變電源的發(fā)展趨勢之一。提高逆變電源容量主要有兩個途徑，設計大功率的逆變器和采用逆變器并聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)電源模塊化。 為此，本文以兩臺400kVA組合式三相逆變器為對象，采用全數(shù)字化控制方式，主要研究了大功率三相逆變器的波形控制技術(shù)和并聯(lián)控制技術(shù)。本文圍繞大功率組合式三相逆變器，對其主電路結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的數(shù)學模型、波形控制技術(shù)以及并聯(lián)系統(tǒng)模型、并聯(lián)控制方案進行了較為詳細的分析和研究。分析了適用于大功率的組合式三相逆變器結(jié)構(gòu)，并給出了400kVA組合式三相逆變器的主電路設計。建立和分析了組合式三相逆變器在ABC、αβ、dq 坐標系下的數(shù)學模型。針對大功率組合式三相逆變器，采用在dq 坐標系下的三相電壓閉環(huán)統(tǒng)一控制方案。為了使大功率三相逆變器得到較好的輸出電壓波形質(zhì)量，采用PID 瞬時值電壓反饋控制和重復控制并聯(lián)結(jié)合的控制方案。分析了PID 控制器和重復控制器的原理，并針對400kVA 三相逆變器的系統(tǒng)性能，給出了相應數(shù)字PID 控制器和重復控制器的設計。并利用Matlab 建立了系統(tǒng)的仿真模型，給出了理論研究結(jié)果。提出了有效提高系統(tǒng)動態(tài)性能的兩種方法：加負載電流前饋和動態(tài)過程中強制改變改變調(diào)制比。介紹了大功率三相逆變器的短路限流保護技術(shù)，提出了采用瞬時值限流電路和單獨的軟件限流環(huán)相結(jié)合的方案，保證大功率三相逆變器在短路時自動限流保護。對兩臺大功率三相逆變器組成的并聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、環(huán)流特性及逆變器的輸出功率進行了分析。詳細分析了輸出阻抗特性不同時，逆變器環(huán)流和輸出功率分配的差異，得出了輸出阻抗對環(huán)流和功率影響的一般規(guī)律。針對大功率三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，采用基于功率誤差的分散邏輯控制方案。分析了基于功率誤差的分散邏輯控制原理，逆變器輸出功率的檢測和母線信號綜合的脈寬調(diào)制原理。根據(jù)400kVA 三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的輸出阻抗特性，采用了無功調(diào)節(jié)輸出電壓幅值和同步鎖相實現(xiàn)相位同步的并聯(lián)控制策略。 本文最后在兩臺400kVA組合式三相逆變器樣機上得到了實驗驗證。實驗結(jié)果進一步驗證了大功率三相逆變器的波形控制和并聯(lián)控制策略有效可行性。
上傳時間： 2013-07-03
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)電源的小型化、高頻化成為趨勢，其中各個部分工作時的電磁干擾問題也越來越嚴重，因此開關(guān)電源的電磁兼容性也越來越引起人們的重視。目前，軟開關(guān)技術(shù)因其能減少開關(guān)損耗和提高效率，在開關(guān)電源中應用越來越廣泛。本文的主要目的是針對開關(guān)電源中的電磁干擾進行分析，研究軟開關(guān)技術(shù)對電磁干擾的影響，并且提出一種抑制共模干擾的濾波方法。 本文首先介紹了電磁兼容的定義、開關(guān)電源EMI的特點，論述了開關(guān)電源中EMI的研究現(xiàn)狀。從電磁干擾的三要素出發(fā)，介紹了開關(guān)電源中電磁干擾的干擾源和干擾的耦合通路。分析了電感、電容、高頻變壓器等器件的高頻特性，并介紹了線性阻抗穩(wěn)定系統(tǒng)(LISN)的定義和作用。在了解了軟開關(guān)基本概念的基礎上，本文以全橋變換器為對象，介紹了移相全橋ZVS的工作原理，分析了它在實現(xiàn)過程中對共模干擾的影響，并在考慮IGBT寄生電容的情況下，對其共模干擾通道進行了分析。然后以UC3875為核心，設計了移相全橋ZVS的控制電路和主電路，實現(xiàn)了軟開關(guān)。為了對共模干擾進行抑制，本文提出了一種新型的有源和無源相結(jié)合的EMI濾波器，即無源部分采用匹配網(wǎng)絡法，將阻抗失配的影響降到最低；有源部分采用前饋控制，對共模電流進行補償。 針對以上提出的問題，本文通過Saber軟件對移相全橋ZVS進行了仿真，并和硬開關(guān)條件下的傳導干擾進行了比較，得出了在高頻段，ZVS的共模干擾小于硬開關(guān)，在較低頻段改善不大，甚至更加嚴重，而差模干擾有較大衰減的結(jié)論。通過對混合濾波器進行仿真，取得了良好的濾波效果，和傳統(tǒng)的無源EMI濾波器相比，在體積和重量上都有一定優(yōu)勢。
標簽： EMI 開關(guān)電源 模
上傳時間： 2013-05-28
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在能源枯竭環(huán)境污染日益嚴重的今天，光伏發(fā)電結(jié)合其自身的特點，日益得到各國的重視并將成為各國競向發(fā)展的熱點。而光伏并網(wǎng)發(fā)電又是光伏利用中的發(fā)展趨勢，基于此，本文對單相并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進行了研究，并設計了一臺1.5KW的單相光伏并網(wǎng)裝置。在對主電路拓撲、MPPT、防孤島效應、逆變并網(wǎng)控制方法詳細分析的基礎上，選用了一種雙重BOOST前級電壓匹配、后級全橋逆變的非隔離型的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有前級DC/DC變換控制簡單、中間直流母線電壓波動小、效率高、體積小等優(yōu)點。MPPT采用后級實現(xiàn)方式；防孤島效應采用有被動和主動兩種方式；逆變并網(wǎng)控制是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中最為重要的環(huán)節(jié)，其功能作用是把前級的直流電轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)電壓同頻同相的交流電與電網(wǎng)并聯(lián)，并使其輸出電流為單位功率因數(shù)、總諧波畸變率小于5％，本文對各種逆變并網(wǎng)控制策略分析比較的基礎上，采用了帶有電網(wǎng)電壓前饋補償?shù)乃矔r電流控制方式來實現(xiàn)。系統(tǒng)整體以UC3875和TMS320LF2812為控制核心，前級有UC3875進行雙環(huán)控制直流母線電壓，后級最大功率跟蹤、防孤島效應、逆變并網(wǎng)、并聯(lián)通訊及故障保護有TMS320LF2812來實現(xiàn)。本文總體工作包括詳細的理論分析、主電路設計、軟件及硬件電路的設計、調(diào)試及實驗波形分析等。
上傳時間： 2013-04-24
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諧振變換器相對硬開關(guān)PWM變換器，具有開關(guān)頻率高、關(guān)斷損耗小、效率高、重量輕、體積小、EMI噪聲小、開關(guān)應力小等優(yōu)點。而LLC諧振變換器具有原邊開關(guān)管易實現(xiàn)全負載范圍內(nèi)的ZVS，次級二極管易實現(xiàn)ZCS諧振電感和變壓器易實現(xiàn)磁性元件的集成，以及輸入電壓范圍寬等優(yōu)點，因而得到了廣泛的關(guān)注。 本文對諧振變換器的基本分類和各種諧振變換器的優(yōu)缺點進行了比較和總結(jié)，并與傳統(tǒng)PWM變換器進行了對比，總結(jié)出LLC諧振變換器的主要優(yōu)點。并以400W LLC諧振變換器為目標設計，LLC前級使用APFC電路，后一級是LLC諧振變換器。 首先，基于FHA(基波分析法)的方法對LLC諧振變換器進了穩(wěn)態(tài)電路的分析，并詳細闡述了LLC諧振變換器在各個開關(guān)頻率范圍內(nèi)的工作原理和工作特性。隨后，文章詳細比較了LLC諧振變換器與傳統(tǒng)的諧振變換器和半橋PWM變換器不同之處。 然后，文章分別采用分段線性法和擴展描述函數(shù)法建立了LLC諧振變換器的小信號模型。由于分段線性法建立的小信號模型僅考慮了LLC諧振變換器工作在滿負載的情況下，為了建立更具一般性的模型，論文又采用了擴展描述函數(shù)法建模，用以指導控制環(huán)路的設計。 接著，論文對整個系統(tǒng)進行了綜合設計。文章給出了APFC部分的主電路和控制補償回路的具體設計；同時，也做出了LLC諧振變換器主電路的具體設計，而LLC諧振變換器控制回路的設計，仍需要更深一步的研究，并需提出一種切實可行的設計方法。 最后，采用Pspiee軟件建立了仿真模型。仿真結(jié)果得出LLC諧振變換器能在負載和輸入電壓變化范圍都很大的情況下實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定調(diào)節(jié)，并能實現(xiàn)場效應管和二極管的軟開關(guān)，驗證了理論分析的正確性；由于實驗條件的限制，制作的實驗電路板處于調(diào)試之中，希望進一步驗證理論設計的正確性。
上傳時間： 2013-04-24
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院介紹了全橋逆變電路的工作方式袁探討了隕鄖月栽的柵極特性及動態(tài)開關(guān)過程遙隕鄖月栽柵原射極和柵原 集極間的寄生電容與其他分布參數(shù)的綜合作用會對驅(qū)動波形產(chǎn)生不利影響遙柵極驅(qū)動電壓必須有足夠 快的上升和下降速度袁使隕鄖月栽盡快開通和關(guān)斷袁以減小開通和關(guān)斷損耗遙在 隕鄖月栽導通后袁驅(qū)動電壓 應保持在垣員緣 災左右袁保證隕鄖月栽處于飽和狀態(tài)曰在 隕鄖月栽關(guān)斷期間袁隕鄖月栽 的柵極需加反向偏置電壓袁 避免隕鄖月栽 的誤動作遙最后給出了針對全橋逆變電路 隕鄖月栽 模塊設計的分立元件驅(qū)動電路及其實驗 結(jié)果遙 關(guān)鍵詞院隕鄖月栽曰全橋逆變曰驅(qū)動電路
上傳時間： 2013-05-20
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隨著對電能應用高效率的要求，基于電力電子技術(shù)的非線性負載等開關(guān)設備的應用越來越普遍，這些開關(guān)設備造成的諧波成分對電網(wǎng)的污染也越來越嚴重。這些諧波會影響其它電氣設備的正常工作，危及電網(wǎng)安全。電力有源濾波器由于能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，得到了廣泛的研究。 本文是在課題組380V、260kVA純有源電力濾波器項目方案的論證階段，為提高大容量單臺純有源濾波器的效率和動、穩(wěn)態(tài)性能而做的分析、設計和仿真驗證工作。論文首先介紹了通過LCL濾波器與電網(wǎng)相連的并聯(lián)電力有源濾波器的主電路結(jié)構(gòu)，進而分析了這種主電路結(jié)構(gòu)在大容量和低開關(guān)頻率場合對開關(guān)紋波衰減的優(yōu)勢。通過比較PI控制和狀態(tài)反饋控制，選取全狀態(tài)反饋來達到對系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。 將電網(wǎng)處理為擾動輸入，對LCL主電路在靜止abc坐標系中進行了建模，然后選取系統(tǒng)閉環(huán)期望極點設計了控制系統(tǒng)。為消除電網(wǎng)這個外部輸入對指令電流跟蹤的影響，引入了電壓前饋，并從理論上推導了前饋的具體關(guān)系式。之后引入了觀測器，并把對電網(wǎng)輸入的建?？紤]進了觀測器，消除了電網(wǎng)輸入對狀態(tài)估計和補償輸出造成的偏差。在電力有源濾波器實際安裝時，電網(wǎng)進線和變壓器的電感是不確定的，其會加在LCL的網(wǎng)側(cè)電感上，從而使對系統(tǒng)基于狀態(tài)空間的建模產(chǎn)生偏差，因此文章研究了所設計的控制器對LCL網(wǎng)側(cè)電感變化的適應性。為保證電力有源濾波器的穩(wěn)態(tài)指標，對狀態(tài)反饋后的系統(tǒng)設計了重復控制器。 最后，基于設計的控制器在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立了對1MW不控整流負載進行補償?shù)碾娏τ性礊V波器系統(tǒng)模型，進行了仿真；并對動靜態(tài)性能進行了分析，驗證了設計和理論分析的正確性。
上傳時間： 2013-06-20
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環(huán)境的不斷污染、石油能源的加劇消耗促使純電動車成為了各國各汽車廠商爭相研究的對象。而閥控免維護鉛酸蓄電池（VRLA）憑著其低廉的價格優(yōu)勢占據(jù)了車用蓄電池的大部分市場份額。本文旨在開發(fā)一套完整的VRLA蓄電池管理系統(tǒng)，包括蓄電池狀態(tài)檢測、均衡充放電管理、溫度管理、充放電管理等。 本文首先討論了車用VRLA蓄電池的特性，包括其失效模式、改進方式以及各種充電方法對其物理上的影響。隨后，針對VRLA車用蓄電池，本文著重討論了電動汽車蓄電池的智能管理系統(tǒng)，第三章到第四章詳細介紹了裝載車內(nèi)的管理系統(tǒng)（檢測系統(tǒng)、均衡系統(tǒng)）；第五章著重討論了置于車外的充放電管理系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)。 狀態(tài)檢測系統(tǒng)系統(tǒng)主要包括電池狀態(tài)采集系統(tǒng)以及剩余容量SoC、健康狀態(tài)SoH測量系統(tǒng)。本文針對電動汽車這個特殊應用場合，提出了一種新的同時基于AH定律、Peukert方程、溫度修正、SoH以及開路電壓的的容量預測方法。 均衡充電系統(tǒng)的目的是保持串聯(lián)電池組單體電池容量的均衡。均衡管理系統(tǒng)主要包括控制器、開關(guān)組件以及輔助均衡充電器三個部分。 主充電系統(tǒng)采用的是正負脈沖的充電方式，本系統(tǒng)通過一個全橋雙向DC/DC變流器來實現(xiàn)。主充電器的功率等級為20kW，在本課題組中，這個功率等級較之以往有較大的突破。
上傳時間： 2013-04-24
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