关键词： 无刷直流电机   软开关   STM32   LabVIEW  

摘要： 无刷直流电机由于具有寿命长、噪声低、启动转矩大、可靠性高、稳定性好等优点,在各种高性能驱动系统中得到广泛的应用。在以环保低碳为主流的当今社会,电动车辆越来越多的走向市场。无刷直流电机作为电动车辆的动力源泉,对它的研究是近年来电力电子与电力传动领域的一个热点。无刷电机的损耗包括电机本身的损耗和驱动电路的损耗两部分。本文针对驱动电路中硬开关逆变器产生较大开关损耗的问题,提出了一种应用软开关降低无刷直流电机驱动电路损耗的方法,以进一步提高系统的运行效率。本文采用STM32F407ZGT6芯片作为微控制器,该芯片是一款低功耗的32位微处理器,有着强大的数据处理能力。首先,本文分析了无刷直流电机的工作原理和工作特性,并对数学模型进行了简单的推导,并在Matlab/Simulink中搭建了无刷直流电机模型,得出电机相电压、相电流、转速和转矩的曲线图。其次,对四种软开关逆变器进行了分析对比,选择了直流环节并联谐振逆变器(Parallel Resonant DC Link Inverter,PRDCLI)型软开关逆变器作为本文的研究对象。然后详细分析了该种软开关逆变器结构的工作原理与工作过程,通过选取合适的仿真参数,对简化电路进行了仿真,验证了理论的正确性。并研究了软开关技术与无刷直流电机的控制相结合的方法,给出了桥臂功率管零电压通断的实现过程。最后,设计了控制电路和功率主电路的原理图,完成硬件电路的调试和软件程序的编写,实现了桥臂功率管的零电压通断。以虚拟仪器LabVIEW软件作为上位机软件平台,进行监测界面的设计,数据通信与采集设计等,提高了系统调试的效率。测试结果表明,本控制系统的硬件电路和软件设计是合理的,满足本设计要求,电机运行效率提高了6%左右。

关键词： 开关直流电源   高频大功率变压器   Ansoft Maxwell仿真   3D热分析   增量式PI控制  

摘要： 随着开关电源技术的不断发展,电力电子器件的性能不断提高,使得开关电源的转换效率与可靠性越来越高,日渐成熟的数字化控制系统使其应用越来越广泛。为了满足工业实际应用对于电源系统小型化和智能化的需求,开关电源的研发逐渐趋于模块化和数字化的方向。本文介绍了一种大功率高压开关直流电源设计方案,该电源基于模块化思想完成了电源硬件电路设计,以Ansoft仿真和Ansys Maxwell仿真来实现高频大功率变压器的优化设计,并以DSP处理器为控制核心实现了数字化电源控制系统。本文主要从以下几个方面开展了设计与研发:1、针对10KV/3A直流开关电源的实现方案进行了分析,完成了开关电源的电路系统设计,从原理上分析了主要元器件的选型依据及硬件电路组成,并阐述了其工作原理及特点。2、明确了开关电源中高频大功率变压器的设计难点,分析了它的等效电路与磁芯材料的选择,并对其参数与损耗计算进行了理论分析,然后以计算机仿真分析为基础,建立了变压器设计的仿真流程。通过Ansoft软件建立了变压器的3D模型,通过高频变压器3D仿真实例介绍了Ansoft变压器磁分析的仿真设计流程,最后通过Ansoft磁分析与Ansys热分析耦合实现了变压器的散热分析,从而完成了变压器的优化设计。3、基于TI公司DSP控制器TMS320F2809,实现了反馈控制回路的硬件设计和软件开发,主要完成了基于分布式设计的温度保护控制以及基于增量式PI算法的移相全桥控制方案。最后以实际控制模块为基础,设计了电源控制系统的调试流程,完成了电源系统的调试。

关键词： H桥逆变   PWM   ARM   CPLD   变幅逆变电源  

摘要： 基于脉宽调制算法,研究了数字信号处理器生成PWM波形的实现及软件算法,并在此基础上研制了基于ARM和CLPD的高精度数字控制直流开关电源。实验结果表明：该设计提高了直流电压的利用率,使开关器件的损耗更小。此外,还提出了逆变电源H桥的控制算法,利用ARM、CPLD的数字信号处理能力,提高了系统的响应速度。经测试,系统实现了100～1 000 V的调压输出,输出稳定可靠,纹波输出〈0.05%,误差〈0.2%。

关键词： 换流站   换流变压器   极控系统   分接头控制逻辑  

摘要： 针对湖北某换流站母线转检修操作过程中出现极直流电压下降的情况,通过现场检查和查找软件控制程序,找出其原因是刀闸辅助接点故障导致合位信号无法送至极控系统,换流变压器分接头控制程序将分接头降至最低档引起了极直流电压的下降。

关键词： 开关稳压电源   降压型   STM32   LM5117   CSD18532KCS   MOS  

摘要： 设计了一种基于STM32的低功耗、高效率的降压型直流开关稳压电源。采用TI公司的LM5117同步降压控制器,它内部集成了PWM控制器、高边和低边NMOS驱动器,并且包含了一个高电压偏置稳压器,为PWM控制器和NMOS驱动器提供偏置电源。控制回路核心部件为STM32F103xxx微控制器,它内部包含了丰富的功能模块,利用其自带的ADC对输入的模拟信号进行多通道同步模数转换。经实际运行表明,此开关电源的电压转换效率较高,并具有低成本、高精度、低功率损耗、安全可靠等优点。

关键词： 光伏发电   副边移相控制   软开关   直流升压  

摘要： 针对传统boost电路升压比不高的缺陷,改进了一种组合式光伏发电直流升压电路,该电路结构前端采用boost电路和半桥电路串联组合成的升压逆变电路,用隔离变压器实现两级升压,副边采用副边移相控制的一种改进的三电平结构。改进后电路的开关管数量增加,电路中的开关管均实现软开关,从而减少开关过程中的损耗,电路的效率提高。该电路的特点:(1)电路结构简单明了;(2)平均电压增益较高,为后端的逆变提供一个较高的电压;(3)所有开关管实现软开关功能,效率提高。

关键词： DC-DC   变换器   LM5117   CSD18532KCS   MOS   场效应管  

摘要： 为了提高输出电压、电流的稳定性,本文设计了一款降压型DC/DC开关电源电路。采用降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCS MOS场效应管为核心器件组成的BUAK电路工作原理,然后对电路的各子电路:包括输入电路、降压电路和显示电路进行了分析和设计,最后综合子电路与芯片性能设计了整体电路。该电路在输入电压16V,输出电压偏差小于100m V;最大输出电流稳定在3A。

关键词： 双向直流变换器   软开关   有源缓冲电路  

摘要： 针对双向直流变换器效率不高的问题,提出了一种带有源缓冲电路的软开关双向直流变换器,阐述了软开关双向直流变换器的电路结构和工作原理,讨论了零电压开关的实现条件,分析了实验结果,并在理论分析的基础上试制了一台200 W样机。通过研究可知:变换器通过有源缓冲电路实现了其开关管的软开关,并且很好地解决了开关管寄生二极管的反向恢复问题,使变换器在具有较高效率的同时又能够稳定输出;变换器在buck工作模式下实现了开关管的零电压开关,有效减少了变换器的开关损耗;与传统双向直流变换器相比,带有源缓冲电路的软开关双向直流变换器在较大的负载范围内具有最优效率曲线,表现出良好的性能。

关键词： 气体火花开关   混合气体   放电时延   抖动   氩气  

摘要： 氩气中一般含有大量亚稳态原子,在强外电场作用下容易产生自由电子,能够促进放电通道快速形成。采用场畸变型气体开关,在直流电压下设计了实验平台来探究气体开关中采用SF6-Ar或N2-Ar混合气体后放电时延及抖动的变化情况。改变多种气体状态进行一系列实验,并得出场畸变气体火花开关中SF6-Ar及N2-Ar的击穿特性,根据工程需要对气体种类及混合比例进行最优化设计。实验表明SF6-Ar中Ar质量分数达到20%及以上时,开关放电时延及抖动明显减小。

关键词： LM5117   CSD18532KCS   同步降压  

摘要： 设计主要由降压控制电路和同步降压电路组成的稳压电源系统,分别采用同步降压控制器LM5117和MOSFET场效应管CSD18532KCS为核心器件,稳压输出5 V,最大输出电流可达3.2 A,电路转换效率可达85%,具有过流保护功能,整个系统重量小于200 g,并充分利用LM5117同步降压控制器的功能特点和内部资源,实现稳压输出和过流保护.系统具有调整速度快、精度高、负载调整率和电压调整率小于0.5%、输出电压噪声纹波不高于50 m V等优点.