熊松[1]2009年在《开关电容-BUCK变换器的研究》文中认为随着微处理器的发展,对它的供应电源电压将越来越低。而可再生能源在电子产品中的应用,则要求连接电源与微处理器的变换器能够实现很高的变压比,并在电压调整、纹波及动态性方面提出了更高要求。单独的开关电容变换器和BUCK都不能完全的满足未来的电源的要求,而本文选用的开关电容-BUCK(SC-BUCK)变换器综合了BUCK与开关电容变换器的优势,将会很具有应用前景。本文首先简明阐述了几种典型的降压型开关电容变换器的工作原理和目前开关电容器使用的控制方法;然后以实例介绍开关电容变换器中精确的分析方法——状态空间平均法以及结合开关电容变换器特点的等效电量关系法。通过分析BUCK和开关电容变换器的不足,提出在大变压比的情况下使用SC-BUCK变换器。由于以前未有人对SC-BUCK进行研究,因而本文第叁部分首先介绍了SC-BUCK变换器的原理,并定量的分析了输入输出之间的数学关系;然后从效率的角度考虑,讨论在设计中电容的选择的原则。随后通过ORCAD的仿真分析验证了SC-BUCK变换器数学分析的正确性,仿真分析同样验证了在低电压输出时SC-BUCK在纹波和电压调整方面的优良性能。最后通过SC-BUCK与BUCK变换器的比较,也证明了SC-BUCK的效率更高,而随着负载的提高,SC-BUCK的效率优势越来越大。所以本文的研究证明,在高变压比低电压输出时,SC-BUCK变换器能够得到较小纹波输出、较好的电压调整以及更好的效率。最后本文采用状态空间平均法,在考虑电路的离散参数的情况下,给出了电路的数学模型,并据此分析了电路的效率。为该变换器的进一步研究提供了一个理论的参考。
田浩[2]2015年在《面向移动机器人的低频无线充电技术研究》文中研究指明无线充电技术对机器人的智能化发展起了很大的作用,可以保证机器人自行完成所有的工作。本文设计了一个小功率、低频率、针对中小型移动机器人的无线充电系统,系统的频率是10k Hz,传输功率在百瓦以上,传输距离30mm,线圈尺寸在100mm*100mm以内,发射端电路板与接收端电路板均在100mm*100mm以内,效率要求达到80%以上,这种系统在大小上完全适合机器人使用,因为其不会占机器人太多内部空间,并且频率低、辐射小、价格低,便于向商品化发展。本课题对LC串联系统、LCL谐振系统以及LCL谐振系统中采用不同感值之间的区别做了分析比较,通过原理研究和公式推导得出了发射端分别是LCL谐振系统与LC串联谐振的电路耦合公式,确定在低频率、小型化的无线充电系统中使用发射端LCL、接收端LC串联的耦合谐振结构可以很好地提高系统的效率,增强系统的鲁棒性。结合仿真与实验来验证系统输入输出电压电流范围,确定应用全桥逆变电路并选取满足系统耐压耐流参数的器件,通过内置PWM信号发射芯片控制逆变电路的输出频率。对耦合线圈的不同匝数、不同距离以及不同偏移进行仿真,得到了耦合系统的自感与耦合系数。使用BUCK电路控制接收端对电池恒流充电,并研究BUCK电路在无线电能传输系统接收端中的特性,通过仿真与实验验证方案的可行性。系统的闭环设计采用控制芯片STM32,闭环控制的主要部分是PI调节,通过检测充电电流来调节BUCK电路的占空比,从而对电池进行恒流充电。本文分析了在不同位移、不同传输距离、不同BUCK电路占空比以及系统无负载时的系统特性,对这四种情况进行仿真与实验,以此为根据设计出系统闭环控制策略,保证闭环程序对系统偏移、母线电压变化有良好的鲁棒性。
谢小高[3]2005年在《小功率DC/DC变流器模块标准化若干关键问题研究》文中提出电力电子系统集成技术作为电力电子技术发展的重要趋势在最近几年受到了广泛的关注。论文首先回顾了电力电子技术的发展现状,对电力电子系统集成中关于小功率DC/DC标准模块系统集成的拓扑优选的问题进行了研究和探讨。这些研究主要包括非隔离型DC/DC标准模块拓扑筛选、隔离型小功率DC/DC标准拓扑筛选、多路输出拓扑的筛选、同步整流拓扑的研究等四大类。 非隔离DC/DC小功率变流器中的关键问题主要瞬态响应和效率。针对这两个问题本文找出了用于改善瞬态响应的优选拓扑;提出了串联等效电压源法和变电感法两种概念,并衍生出一系列新的拓扑族来用作标准化模块的侯选拓扑。通过对多模块并联均流稳定性的研究,提出了一个统一的小信号模型,分析了均流环对单模块输出阻抗以及系统稳定性的影响。 在隔离型小功率DC/DC变流器方面,通过对隔离型的拓扑进行全面的分类、综述和比较,本文提出了一些新的拓扑,并初步筛选了六种隔离型小功率电力电子DC/DC标准模块候选拓扑。 全面归纳和计算出了多种多路输出拓扑的数学模型,使负载调整率可以量化。在分析和比较多路输出拓扑的基础上,提出了两种新型的后级调整拓扑,并初步筛选了叁种拓扑作为多路输出电力电子标准模块拓扑的候选拓扑。 本文还对同步整流拓扑进行了全面的分类、综述和比较。在研究基础上,提出了如何构造电压型理想同步整流拓扑的方法并构造出六种理想拓扑用于不对称结构拓扑,提出了两种新型的对称结构电压型同步整流驱动方案和一种新型电流型同步整流驱动方案。最后针对有可能作为标准拓扑的叁类拓扑结构,分别比较了适用的同步整流拓扑,并找出了其中最优选的同步整流拓扑。
虞叶芬[4]2007年在《负载点电源（POL）瞬态响应性能的研究》文中研究说明随着处理器内核电压降至1V以下，其电流消耗则不断上升，未来的负载点电源(POL)要求有更高的效率、更高的功率密度和更快的瞬态响应速度。对于瞬态响应性能的研究，通常单纯地只对主电路或控制方法进行优化，本论文则综合考虑了上述两方面因素，以输入电压12V、输出电压可调0.9V-3.3V/16A(最大输出电流)、采用同步整流BUCK电路的POL样机设计为例，从以下方面进行探讨：1．介绍了负载点电源的主电路分析和设计，从保证较高效率角度，分析如何选取主要元器件，包括主开关管、同步整流管和输出滤波电感值。2．从主电路角度，详细分析了影响瞬态响应性能的主要相关因素，包括输出电感值、负载电流切换时刻、控制器的性能和输出电容，运用Mathcad软件分析了输出LC滤波器的选择。3．提出了一种采用纯阻性电压补偿网络实现AVP控制的设计方法，并给出了相应的大信号、小信号系统的具体设计过程。该方法通过在电压环中引入直流增益，使得输出电压在动态切换后，不再返回至原来值，从而减小了输出电压的过冲值和跌落值。详细研究了平均电流控制模式在多种电压等级输出POL应用中的实现方法，以使系统性能最优。基于上述设计方法，分析对比了平均电流控制模式和AVP控制在动态响应性能方面的优缺点，并给出了仿真结果。4．制作了一台功率密度较高的POL样机(其封装符合DOSA标准)，实验结果验证了两种控制方法的理论分析结论及设计的有效性。本文对负载点电源的瞬态响应性能研究表明，通过选取合理的负载点电源主电路参数和控制策略，可以设计出通用性好、动态电压精度高的负载点电源。
李正兴[5]2007年在《6kVA单相中频逆变器的研制》文中指出直/交逆变器在近年来得到广泛关注的风力发电、太阳能发电等场合得到广泛应用,有效地提高直/交逆变器的效率,对高效地利用新能源起着关键作用。同时逆变器作为UPS和航空静止变流器的核心部件,其性能的提高具有重要的现实意义。本文在分析逆变器技术发展的基础之上,对一台6kVA的单相逆变器进行了研制。电路拓扑采用双Buck逆变电路,该电路主电路结构简单可靠,无直通,可以分别实现功率开关管和续流二极管的优化选取,减少系统损耗。采用电流滞环控制的双Buck电路,控制实现简单,动态响应快,并具有内在自然限流能力;两个桥臂半周期工作并能自然切换,保证了逆变器的高效率工作。本文介绍了电流滞环控制双Buck逆变器的电路结构和工作原理,分析了其连续和断续下的不同工作状态;比较了滞环型双Buck逆变器和滞环型传统半桥逆变器的优缺点,指出了双Buck逆变器在效率上优于传统半桥逆变器;对电流反馈检测方案进行了较详细地讨论和分析;在建立了系统的数学模型的基础上,对带负载电流反馈的系统外特性和稳定性进行了分析。文中给出了逆变器主电路和控制电路主要参数的设计的详细过程。文中最后结合单台逆变器实验结果,提出采用一种公用电压环的并联方案,以提高系统的效率。
钱峰[6]2003年在《ZVT-PWM BUCK电路效率的研究》文中研究指明BUCK型DC／DC变换器在电池供电的计算机，消费类产品等需多电源供电的电子系统中有着广泛的应用。小型化成为必然的要求。开关频率的提高使得变换器体积减小，如20KHz提高至1MHz，电源所用的DC／DC变换器体积只有原来的1／7。但随着开关频率的提高，硬开关的开关损耗增加，变换器的工作效率随之下降。而工作效率已是衡量高频DC／DC变换器品质的重要因素，如何在高频下获得高的工作效率成为研究方向之一。 对ZVT-PWM BUCK变换器而言，除了谐振参数对工作效率有很大的影响外，变换器输入输出电压和所带负载对工作效率都有影响。本文对一典型的ZVT-PWM BUCK变换器进行了深入的分析研究。计算出辅助回路各部分的损耗，以及辅助回路中各部分的损耗占输出功率的比例。根据计算公式和计算结果，分析了谐振电感，主开关并联电容和输入输出电压对变换器工作效率的影响，并且详细分析了辅助开关的关断损耗在带不同负载时对变换器工作效率的影响。找出了影响变换器工作效率的关键部分，并据此提出参数优化的方案和提高变换器工作效率的改进措施。设计了一新型ZVT-PWM BUCK变换器，并进行了实验和仿真验证，证实了所做的改进措施确实能够提高变换器的工作效率，验证了本文对辅助回路的损耗分析结果和所提出的参数优化的措施。最后为了适应大功率应用的场合，根据相同的原理对原有的一种两相ZVT-PWM BUCK变换器做出改进，提出一工作效率更高，并且适合于大功率应用的两相ZVT-PWM BUCK电路。
孙凤艳[7]2010年在《电力电子电路故障预测关键技术研究》文中研究说明随着航空、航天事业的不断发展及其安全性、可靠性要求的提高,作为提高安全性的有效手段,飞机健康管理技术得到越来越多的关注。飞机电源系统故障预测是飞机健康管理重要组成部分,而飞机电源系统的故障预测的关键在于对电力电子电路的故障预测,因此对电力电子电路故障预测关键技术的研究具有重要的意义。本文分析了电力电子电路故障预测技术的研究意义、国内外研究现状,以及存在难点和发展趋势;介绍了电力电子器件的失效率分布及其故障模式,重点分析了失效率最高的电解电容器的主要特性;研究了基于时域分析、FFT频域分析和纹波电压近似计算的叁种电解电容器特征参数提取方法,以Buck和Boost电路为例,对叁种特征参数提取方法进行了验证和对比;研究了基于混杂模型、非线性最小二乘法和遗传算法的叁种电力电子电路参数辨识方法,以Buck电路为例,对叁种参数辨识方法进行了验证;研究了电力电子电路系统级特征参数提取方法,以Buck电路为例,对系统级特征参数提取方法进行了验证评估;研究了LS-SVM、BP神经网络、AR模型叁种故障预测方法,分别实现了对电解电容器及Buck电路的故障预测;最后给出了研究工作的总结和后续工作的建议。本文的研究工作受到国家自然科学基金(60871009)与航空科学基金(2009ZD52045)的资助。
王军伟[8]2018年在《基于SiC MOSFET的Buck电路研究》文中研究指明新型SiC电力电子器件具有高频率、耐高温和高阻断电压等优良特性,在高频、高温和大功率应用场合下对提升电力电子装置性能指标具有重大意义。开关电源是目前使用数量最多的一种电力电子装置,非隔离型开关电源是同时实现高效率和高功率密度的最佳电路结构。本文对SiC MOSFET在Buck电路中的应用进行研究,通过电路设计、仿真验证、样机测试,设计了一款基于SiC MOSFET的高效率Buck样机。本文的主要工作总结如下:1、设计了SiC MOSFET的光耦隔离型驱动电路。该电路具有较强抗干扰能力和驱动能力,适合高频率、大功率的应用场合,经实验测试得到满足设计要求的驱动电压波形。2、设计了峰值电流模式控制的Buck主电路和控制电路。为了保证电路在扰动下依然保持稳定工作,设计了基于峰值电流控制模式的闭环Buck电路总体框架。对框架中包含的主电路、控制电路和软启动电路等电路模块进行了详细的分析和参数设计。利用OrCAD PSpice仿真软件验证了主电路和控制电路补偿网络设计的正确性。仿真表明:主电路的输出电压纹波和电流纹波均满足设计指标;闭环Buck电路对输入电压扰动和负载扰动都具有良好的抑制能力,输出电压稳定。3、完成了Buck样机和测试平台搭建,对样机功能和效率做了测试。测试结果表明:样机工作稳定,在额定电压不同功率负载(25%、50%、75%、100%)条件下,满载(480W)下样机效率最高,为98.19%;在满载不同输入电压(180V、200V、220V)条件下,180V输入电压下样机效率最高,为98.90%。样机取得了较高转换效率,验证了基于SiC MOSFET的非隔离型开关电源具有高效率的优势。
陶力维[9]2015年在《基于组合脉冲单元的光伏多端口DC/DC变换器设计》文中指出为了适应多种能源组合利用、各单元之间能量自由流动的需求,各种新型变换器应运而生。在此背景下,对独立光伏发电系统中各种类型的变换器进行了深入研究,在此基础上提出一种多端口光伏发电DC/DC变换器,使用ARM芯片进行电路设计,并进行理论和实验研究。首先,研究了光伏发电领域各种类型的 DC/DC变换器,针对光伏发电中对多端口变换及最大功率点跟踪等要求,提出了一种基于组合脉冲单元的多端口变换器(Multiple ports Converter, MPC),该变换器改进优化了直流单元,能更好的实现MPPT;给出了各工作状态下MPC的理论分析,得到了关键器件的应力参数。其次,详细分析了光伏电池的电气特性,给出其工程用模型,建立基于Matlab/Simulink的光伏阵列仿真模型,对常用的最大功率点追踪控制方法进行了理论研究与总结对比。再次,研究Buck变换器实现MPPT的工作原理,将MPPT应用在所提出的MPC中,针对改进型MPC验证了扰动观察法的有效性；确立了对变换器中光伏电池板采用MPPT控制,全桥变换器部分采用移相调压控制,从而实现了太阳能光伏电池板和全桥变换器的独立控制。搭建了基于Matlab/Simuli nk的仿真平台,仿真结果验证了所提出的MPC叁个端口协调运行的有效性。最后,设计了主功率电路,进行了以LPC2131为核心的控制电路的软硬件设计,完成了驱动电路、采样电路、信号调理电路和移相信号发生电路的设计,制作了小功率原理样机并对该系统进行了实验验证。
何韦玲[10]2017年在《基于小波神经网络MPPT算法研究及应用》文中研究表明随着全球经济的迅速发展,环境污染与能源危机问题凸显,发展新能源能显的尤为重要。在各种新能源中太阳能以其独特的优势得到迅速的发展。在太阳能的各种运用中光伏发电备受青睐,但光伏发电普遍存在太阳能转换效率低的问题。本文就如何提高太阳能转换效率问题进行了以下研究:采用最大功率点跟踪是提高太阳能转换效率的有效途径。本文详细介绍了最大功率点跟踪技术的国内外研究现状及未来发展趋势。研究了光伏电池的等效电路并给出了光伏电池的数学模型,在此基础上分析了光伏电池的输出特性曲线。并给出了几种常用的MPPT(Maximum Power Point Tracking)是最大功率点的简称。MPPT算法包括定电压跟踪法、扰动观察法、电导增量法、模糊逻辑控制法、神经网络算法等等。在深入研究了传统算法的优缺点的基础上提出了小波神经网络MPPT算法,通过MALTAB进行实验数据处理分析,验证算法的有效性。在提出新算法的基础上对MPPT算法控制电路进行了研究,对控制电路中的DC/DC变换电路进行选型和研究,选择以BUCK电路作为DC/DC变换电路,并研究了BUCK电路中电感材料、骨架结构、绕线方式、线径等对系统能量转换效率的影响。根据MPPT控制电路的实际情况设计了PWM驱动电路来抬高PWM输出波形的基准电压,使得控制电路能够正常工作,最后利用设计的MPPT控制电路及其实验设备搭建了实验系统进行小波神经网络MPPT算法的样本数据获取。本文通过分析传统MPPT算法的优缺点提出了小波神经网络MPPT算法并结合MPPT控制电路获得测量数据对算法进行了样本训练,训练结果表明小波神经网络MPPT算法可以准确预测系统的最大功率点,能够提高太阳能的转换效率。
参考文献：
[1]. 开关电容-BUCK变换器的研究[D]. 熊松. 华中科技大学. 2009
[2]. 面向移动机器人的低频无线充电技术研究[D]. 田浩. 哈尔滨工业大学. 2015
[3]. 小功率DC/DC变流器模块标准化若干关键问题研究[D]. 谢小高. 浙江大学. 2005
[4]. 负载点电源（POL）瞬态响应性能的研究[D]. 虞叶芬. 浙江大学. 2007
[5]. 6kVA单相中频逆变器的研制[D]. 李正兴. 南京航空航天大学. 2007
[6]. ZVT-PWM BUCK电路效率的研究[D]. 钱峰. 四川大学. 2003
[7]. 电力电子电路故障预测关键技术研究[D]. 孙凤艳. 南京航空航天大学. 2010
[8]. 基于SiC MOSFET的Buck电路研究[D]. 王军伟. 西安理工大学. 2018
[9]. 基于组合脉冲单元的光伏多端口DC/DC变换器设计[D]. 陶力维. 南京理工大学. 2015
[10]. 基于小波神经网络MPPT算法研究及应用[D]. 何韦玲. 东华理工大学. 2017
标签：无线电电子学论文; mppt论文; 太阳能逆变器论文; 仿真软件论文; 负载调整率论文; 电力电子技术论文; 功率控制论文; 电力电子论文; buck电路论文; 拓扑论文; buck论文; 效率论文;