关键词： 开关电源   直流变换器   无损缓冲   软开关  

摘要： 电源是一种提供能量给电子器件的设备,只要是电子设备就离不开电源,因此电源在电子设备中具有非常重要的作用。电子设备要获得好的工作可靠性必须有高质量的电源,所以电子设备对电源的要求日趋增高。 随着电力电子技术的飞速发展,PWM DC/DC变换器的应用也日益广泛,现今高效率、小型化、高性能和轻量化,已经逐渐成为各类PWM DC/DC变换器追求的目标。软开关技术是电力电子装置特别是直流变换装置向高功率密度化、高频化发展的核心技术,有着广阔的应用前景,近年来成为研究的热点,特别是软开关技术中的无损缓冲软开关是近些年软开关技术的发展趋势。本文就是针对无损缓冲软开关技术进行研究,在设计的新型直流变换器中加入无损缓冲软开关电路网络,实现主开关的软开关。 以传统Boost直流变换器为基础,对其进行改进,研究出新型直流变换器。分析新型直流变换器的拓扑结构,工作原理及电路参数之间的基本关系,并给出主要参数的理论波形图。本文将设计的无损缓冲软开关单元,加入到新型直流变换器中,实现主开关的软开通及软关断,并详细地分析无损缓冲软开关直流变换器的工作原理。最后通过仿真软件Pspice对新型直流变换器和无损缓冲软开关直流变换器进行仿真,验证了理论分析的正确性。实验结果证明新型直流变换器的设计比传统Boost直流变换器的工作效率要有所提高,具有更高的电压变比。无损缓冲软开关直流变换器的设计减少了开关损耗,提高了工作效率,改善了开关的工作环境。

关键词： 开关电源   PFC   PWM   有源钳位  

摘要： 开关电源作为设备正常工作的动力之源,广泛的应用于各种电子产品中。本文设计了一款通信电源的室内机,其AC/DC部分采用了功率因数校正技术用于实现220VAC/48VDC的转换,DC/DC部分采用了有源钳位技术用于实现24VDC/48VDC、48VDC/12VDC和48VDC/48VDC的转换。要求在效率尽可能高的同时,实现整个电源输出稳定、可靠性高、纹波小等优点。 本文针对课题设计指标,对开关电源各种拓扑进行研究,在深入了解开关电源原理的基础上,完成了本课题的设计。本文的主要内容有: 1.分析了开关电源电路中电磁干扰的问题,提出了电磁干扰抑制方案,并给出了详细的设计步骤。 2.分析了课题设计主电路的拓扑选择和辅助电路的拓扑选择,并分别给出了上述两种拓扑电路的设计步骤。 3.分析了PFC电路的工作原理,完成了基于NCP1653有源功率因数校正电路的设计。 4.分析了PWM电路的工作原理,完成了基于UC3844正激变换器的设计。 5.分析了有源钳位电路的工作原理,完成了基于LM5026有源钳位正激变换器的设计。 6.分析了过、欠压保护和温度保护的原理,给出了电路设计。 7.分析了低压差稳压电路工作原理,并应用于48VDC/12VDC输出端,实现了更精准的电压输出。 8.分析了变压器的工作原理,根据不同变换器的拓扑结构,分别给出了正激变压器和反激变压器的设计方法和设计步骤。

关键词： 磁集成   DC-DC功率变换器   交流绕组损耗   近场耦合   小信号建模  

摘要： 集成化是电力电子技术发展的趋势，磁集成技术是无源电力电子集成化研究内容的重要组成部分。论文对直流-直流开关功率变换器中磁集成关键技术进行深入研究，包括集成磁件的分析方法、磁集成正激变换器的零纹波设计、倍流整流变换器磁集成技术、多路交错并联开关变换器磁集成技术、多功能集成磁件绕组交流损耗的机理分析与建模、近磁场耦合利用与控制技术、磁集成开关变换器的小信号建模技术。 在集成磁件的分析方法上，提出磁路-电路综合时域分析法，物理概念清晰，可以直观方便地建立电路和磁性元件磁路参数的接口关系，直接获得磁芯磁通和绕组电流波形，并以磁集成正激变换器为例作详细阐述。 根据磁件集成方式的不同，磁集成正激变换器可分为两种。针对磁集成正激变换器一，从集成磁件等效电路模型的角度，分析了其输出电流纹波减小特点，提出了磁集成对电流纹波的转移作用，阐述零纹波设计对磁通分布和绕组交流损耗的影响。进一步地，对磁集成正激变换器二的工作原理进行分析，发现该集成方案在副边绕组匝数相等的情况下也可以获得输出电流零纹波性能，并通过实验加以验证。 提出一种新型的倍流整流磁集成方案，将现有倍流整流变换器集成磁件中一电感绕组去除，可以有效地简化绕组布线，减小原、副边漏感，有利于提高电源效率和功率密度。发现现有倍流整流半桥变换器集成磁件是磁集成正激变换器中集成磁件在双端变换器的应用，这为开关变换器磁集成技术研究提供新的认识。进一步地，提出副边绕组匝比配置为2:1的改进设计，将磁路的工作气隙减少为一个，可以实现新方案机构稳定。同时，由于气隙扩散磁通影响的减小，绕组纹波电流的改善，改进设计带来磁集成倍流整流半桥功率变换器效率提升3.5%。 分析耦合电感在两路电压调整模块的应用特点，建立耦合参数对支路电流纹波的影响关系，研究电流纹波减小特征，提出能够反映耦合电感复杂交流绕组损耗特征的新型双电阻模型。进一步地，针对反激变压器绕组的交流电感器分量损耗大的缺点，提出新型磁集成交错并联反激变换器，可以有效抑制电流谐波，减小绕组损耗和磁芯损耗，降低开关损耗，提高变换效率。 对电压调整模块多个电感的空间磁场进行改造和利用，提出近场耦合磁集成新思路。采用简易磁路结构，构造复杂多磁路耦合电感，具有磁芯结构简单、实现方便等优点。进一步地，将近场耦合磁集成推广应用于倍流整流变换器中，可更好地理解现有集成磁件的工作机理，揭示不同磁集成方案间的内在关系。通过减小近场磁阻可以减小激磁电流产生的绕组交流损耗，减小磁芯损耗和开关损耗，提高功率变换器效率。 最后，以不同集成磁件分析方法为基础，结合状态空间平均法，分别提出三种磁集成开关功率变换器小信号建模方法，对磁集成有源箝位正激变换器一和新型磁集成倍流整流变换器作了小信号建模，分析了磁集成对电路动态性能的影响，为这类变换器的动态特性研究和控制设计建立理论基础。

关键词： 高压直流   换流阀   电磁瞬态   开关过程   电磁骚扰   晶闸管  

摘要： 高压直流换流站中,换流阀开关电磁瞬态是稳态电磁骚扰分析和换流器均压设计的关键考虑因素。因此基于高压换流阀运行实验系统搭建了换流阀开关瞬态特性测量系统,获得了换流阀开通和关断过程中电压、电流瞬态波形,分析了电压、电流和磁场的频率特性,研究了换流阀工作电压、工作电流和结温对开通和关断过程的影响。结果表明,开通过程中电压呈指数变化,开通时间约为数μs;随着工作电压、工作电流和结温的升高,开通时电压下降时间随之上升,变化幅度可达20%以上;关断时间受运行电压、电流、结温的影响不明显,电流增大时,关断过程电压峰值也增大。因此,换流阀瞬态特性分析时,需考虑运行参数对开通和关断过程的影响。

关键词： 直流开关电源   低压   大电流   并联均流   热备份  

摘要： 当前,高频开关直流电源在低压大电流场合的需求越来越大,多个电源模块并联输出大电流的优势也越来越明显,而均流问题成为实现多模块并联的关键技术。本文在了解高频开关电源的发展历程的基础上,探讨了其发展现状和研究热点。在分析高频开关电源的工作原理基础上,对并联电源系统的均流方法进行了详细的分析和比较,确立了多个相同的恒流源并联,外部控制器提供相同给定电流的均流方案,提出了2+1冗余热备份的设计思想。 设计了一款低压大电流可并联高频开关型直流模块的详细方案,该方案以IGBT为主开关器件,由输入电路、三相全桥不控整流电路,全桥硬开关逆变器、全波整流、输出滤波电路和控制电路组成。控制电路以PWM波产生芯片SG3525和电流反馈调节电路构建了稳流控制电路,采用专用集成驱动器HL402作为IGBT的核心驱动电路;运用霍尔电流传感器精确地测量输出电流,将反馈电流信号和给定电流信号经PI调节电路处理,控制PWM占空比,调节了输出电流的大小。该高频开关型直流模块具有过流、过压、欠压、超温等功能完备的故障保护电路,大大提高了使用的安全性。 最后,本文利用S7-200小型PLC构成控制器,使用其简洁且功能强大的软件指令编程,实现了大功率2+1冗余并联电源系统。本设计具有模块化、高频化等特点,可以方便的扩充容量,并自然实现均流。

关键词： 控制直流   绝缘降低   接地   预控措施  

摘要： 通过一起控制直流绝缘降低造成设备跳闸事件,分析了直流系统绝缘降低的具体原因,并提出了详细的预控措施.

关键词： 直流配电系统   开关电源   改造   网络质量   故障现象   使用年限   经济损失   元器件  

摘要： 本文通过三个典型的故障现象，引申出组合开关电源随着使用年限的增长，元器件的逐渐老化以及外界的干扰，存在直流误下电的问题，因此导致网络质量下降，造成极大的经济损失和用户对网络的不满。并通过分析组合开关电源的直流配电系统，提出解决方案，以及在实际应用中取得的成效。

关键词： 脉冲功率   直流开关   IGBT并联   均流技术  

摘要： 直流大电流开关在脉冲功率技术中具有重要的应用，目前得到使用的大电流开关有机械式开关、真空开关、爆破式开关、半导体开关等，各种开关根据分断电流的等级和各自的动作时间应用于不同工作场合。其中半导体开关自从上世纪50年代问世以来，由于功率半导体技术的进步，单个半导体开关的电压和电流容量越来越大，利用多个半导体开关的串、并联制作高压、高电流的直流开关得到了很大程度的研究和应用。 本文使用主流的功率半导体器件IGBT直接并联构成脉冲式直流大电流开关，作者首先调研了国内外一些IGBT并联的应用、均流的方法，如支路串联小电阻或扼流圈、栅极电阻调节、栅极电压调节、触发前后沿调节。随后较全面的掌握一些IGBT的物理原理、电气特性及其驱动和保护，根据前人对IGBT的数值分析研究结果提炼出工程分析表达式，借助此表达式来说明各种均流方式的原理和作用。最后在以上工作的基础上设计和加工了一个测试开关，该测试开关综合考虑了电路布局和结构、电磁干扰、IGBT的散热条件等。 在测试阶段，利用此试验开关测试和验证一些IGBT的并联均流方法、保护方式、驱动调试，目的是得到使IGBT发挥最大最优应用能力的脉冲直流开关应用。通过实际测试后发现：栅极电阻调节法可以实现动态均流、栅极电压调节法需要很大的电压调节范围才起作用、触发前后沿调节在特定应用情况下才有效。

关键词： 档位   有载调压   运行环境   优化  

摘要： 本文分析了特高压直流输电系统中有载调压开关的重要性,分析了以往投运的高压直流输电工程中有载调压开关的运行情况,以实例记载了天广直流、兴安直流工程中的典型案例,分析目前特高压直流系统中对有载调压开关运行环境优化的解决方案。

关键词： 直流系统   空气开关   熔断器   额定电流   校核   级差配合  

摘要： 目前大多数发电厂未对直流空气开关和熔断器的额定电流进行计算、校核,直流系统一旦发生故障,经常会出现开关误动、拒动。通过对直流系统各级空气开关和熔断器额定电流的计算校核,检验上、下级开关配置是否合理,并对熔断器与熔断器间、空气开关与熔断器间及空气开关与空气开关间的级差配合问题进行了分析,对保证直流空气开关和熔断器正常运行具有重要的意义。