随着能源危机日趋严重,新能源的开发与节能技术的研究日趋迫切,而新型储能元件—超级电容器的应用为能量回收开辟了一条新的道路。 作为新型储能器件,超级电容器拥有其它储能器件无法比拟的优点—充放电速度快、功率密度高、使用寿命长。但由于其额定电压很低,一般为1V~3V,因此使用时需多节串联以达到实用电压值,而电容单体参数不一致必然导致单体电压不平衡。长此以往,势必严重影响超级电容组寿命及其工作可靠性。 本文从超级电容器结构与工作原理入手,详细阐述了其各种特性,分析和比较了目前存在的各种电压均衡电路,确定了适合能量回收系统中超级电容组的电压均衡策略,提出了如下两种方法: 一种是运用飞渡电容转移能量的思想,在飞渡电容与超级电容器之间加入DC/DC变换器,对超级电容器恒流充放电,保证了电压均衡电路快速性。 针对超级电容器单体电压低造成的DC/DC变换器恒流控制困难的问题,本文采用了新型开关电源芯片LTC3425及LTC3418实现了恒流输出,仿真及试验结果验证了该方法的有效性。 另一种方法为基于变压器的电压均衡法,该方法引入全桥逆变器和高频变压器构成了一种新颖的电压均衡电路。此方法容易获得超级电容器串联组平均电压值,使得对低于平均电压值的超级电容器充电非常方便。此方法以较低成本实现了电压均衡目的,并通过仿真和试验验证了该方法的有效性。 以上两种方法均通过能量内部转移来完成电压均衡,达到了较高的均衡效率,适合用于能量回收系统中超级电容组的电压均衡。
上传时间: 2013-06-08
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电源是电子设备的重要组成部分,其性能的优劣直接影响着电子设备的稳定性和可靠性。随着电子技术的发展,电子设备的种类越来越多,其对电源的要求也更加灵活多样,因此如何很好的解决系统的电源问题已经成为了系统成败的关键因素。 本论文研究选取了BICMOS工艺,具有功耗低、集成度高、驱动能力强等优点。根据电流模式的PWM控制原理,研究设计了一款基于BICMOS工艺的双相DC-DC电源管理芯片。本电源管理芯片自动控制两路单独的转换器工作,两相结构能提供大的输出电流,但是在开关上的功耗却很低。芯片能够精确的调整CPU核心电压,对称不同通道之间的电流。本电源管理芯片单独检测每一通道上的电流,以精确的获得每个通道上的电流信息,从而更好的进行电流对称以及电路的保护。 文中对该DC-DC电源管理芯片的主要功能模块,如振荡器电路、锯齿波发生电路、比较器电路、平均电流电路、电流检测电路等进行了设计并给出了仿真验证结果。该芯片只需外接少数元件就可构成一个高性能的双相DC-DC开关电源,可广泛应用于CPU供电系统等。 通过应用Hspice软件对该变换器芯片的主要模块电路进行仿真,验证了设计方案和理论分析的可行性和正确性,同时在芯片模块电路设计的基础上,应用0.8μmBICMOS工艺设计规则完成了芯片主要模块的版图绘制,编写了DRC、LVS文件并验证了版图的正确性。所设计的基于BICMOS工艺的DC-DC电源管理芯片的均流控制电路达到了预期的要求。
上传时间: 2013-06-06
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风光互补发电系统作为新能源技术应用的重要组成部分越来越受到人们的青睐,所以将此作为新能源研究的切入点,进行一些有益的尝试和探索。 本文从太阳能电池的光生伏打效应入手,推导出太阳能电池的U-I曲线,并以此作为最大功率跟踪(MPPT)技术的理论基础。针对小风机的发电技术也存在的MPPT技术,文章进行了统一性研究,给出了新的控制策略--变步长扰动观察控制。为了提高系统的充放电效率,文章还对三段式充放电、均衡充电、温度补偿等蓄电池充电理论进行了阐述。 根据上述理论,结合工程实际,设计了风光互补控制器的电路。利用电压霍尔和电流霍尔实现了风机电压、太阳能电池电压、蓄电池电压和充电电流的实时采样,利用TMS320F2812DSP的EVA与AD模块软件实现对蓄电池欠压、过压、运行等模式的智能充放电管理。针对风力发电机的输出电压波动大的问题,系统提供了硬件和软件的风机过速智能保护系统。本系统采用MPPT的控制策略提高了整个系统的效率,设计提供了一套LCD显示界面和一组LED指示灯增强系统管理的友好性。为了解决风光互补控制器芯片的供电问题,设计了一套以UC3843PWM芯片为核心的反激式辅助电源。该电源用硬件实现了电流内环、电压外环的双环控制策略,提高了系统供电的可靠性和稳定性。 研制出了一台风光互补控制器样机,进行了有关实验、检测与调试。实验波形和数据都显示该系统运行稳定可靠,达到了设计要求。该方案可为风光互补控制器的工程设计提供一定的参考。
上传时间: 2013-04-24
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大功率照明LED(Light Emitting Diode)是新一代光源,它光转换效率高,也称作绿色光源。由于大功率照明LED本身的伏安特性,大功率LED的开关电源的研究从一开始就遇到了困难。而发展LED照明是现在节能环保的大趋势,所以研究开发一种新型的大功率照明LED开关电源是很有必要的。 本文简要介绍了大功率LED的发光特性、伏安特性及其驱动方案,并回顾了大功率LED开关电源的发展历史,展望了未来趋势。给出了大功率LED开关电源课题的背景,并分析了设计难点。在此基础上,提出了一种新型两级式方案,前级为PFC级,后级为DC/DC级。PFC级采用电感电流临界连续模式的Boost变换器,DC/DC级采用准谐振模式的反激变换器。为了提高PFC级在低电压输入时的效率,采用了变电压输出的控制方案。 文中首先对采用临界连续工作模式的功率因数校正级的工作原理和主电路参数进行推导与设计,以及对基于L6562的PFC控制电路的设计进行了详细的研究。其次详细介绍了准谐振模式的理论基础和应用,对基于NCP1377B的反激变换器的工作原理和稳态特性进行了详细的分析;在此基础上提出了一种高效低损耗的准谐振变换器的设计方案。论文详细介绍了该方案的工作原理和特点,并分析了钳位电路及基于TSM103的恒压/恒流电路及线性稳压器在提出的两级式方案中的应用。 结合上面提到的方案,本文研制了一台全球输入电压范围(90~265Vac),12V/5A输出的大功率照明LED开关电源,实验结果验证了所提方案的可行性。
上传时间: 2013-07-15
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数字技术、电力电子技术以及控制论的进步推动弧焊电源从模拟阶段发展到数字阶段。数字化逆变弧焊电源不仅可靠性高、控制精度高而且容易大规模集成、方便升级,成为焊机的发展方向,推动了焊接产业的巨大发展。针对传统的埋弧焊电源存在的体积大、控制电路复杂、可靠性差等问题,本文提出了双逆变结构的焊机主电路实现方法和基于“MCU+DSP”的数字化埋弧焊控制系统的设计方案。 本文详细介绍了埋弧焊的特点和应用,从主电源、控制系统两个方面阐述了数字化逆变电源的发展历程,对数字化交流方波埋弧焊的国内外研究现状进行了深入探讨,设计了双逆变结构的数字化焊接系统,实现了稳定的交流方波输出。 根据埋弧焊的电弧特点和交流方波的输出特性,本文采用双逆变结构设计焊机主电路,一次逆变电路选用改进的相移谐振软开关,二次逆变电路选用半桥拓扑形式,并研究了两次逆变过程的原理和控制方式,进行了相关参数计算。根据主电路电路的设计要求,电流型PWM控制芯片UC3846用于一次逆变电路的控制并抑制变压器偏磁,选择集成驱动芯片EXB841作为二次逆变电路的驱动。 本课题基于“MCU+DSP”的双机主控系统来实现焊接电源的控制。其中主控板单片机ATmega64L主要负责送丝机和行走小车的速度反馈及闭环PI运算、电机PWM斩波控制以及过压、过流、过热等保护电路的控制。DSP芯片MC56F8323则主要负责焊接电流、焊接电压的反馈和闭环PI运算以及控制焊接时序,以确保良好的电源外特性输出。外部控制箱通过按键、旋转编码器进行焊接参数和焊接状态的给定,预置和显示各种焊接参数,快速检测焊机状态并加以保护。 主控板芯片之间通过SPI通讯,外部控制箱和主控板之间则通过RS—485协议交换数据。通过软件设计,实现焊接参数的PI调节,精确控制了焊接过程,并进行了抗干扰设计,解决了影响数字化埋弧焊电源稳定运行的电磁兼容问题。 系统分析了交流方波参数的变化对焊接效果的影响,通过对焊接电流、焊接电压的波形分析,证明了本课题设计的埋弧焊电源能够精确控制引弧、焊接、 收弧等焊接时序,并可以有效抑制功率开关器件的过流和变压器的偏磁问题,取得了良好的焊接效果。 最后,对数字化交流方波埋弧焊的控制系统和焊接试验进行了总结,分析了系统存在的问题和不足,并指出了新的研究方向。 关键词:埋弧焊;交流方波;数字化;逆变;软开关技术
上传时间: 2013-04-24
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本文分析了永磁同步直线电动机的运行机理与运行特性,并通过坐标变换,分别得出了电机在a—b—c,α—β、d—q坐标系下的数学模型。针对永磁同步直线电机模型的非线性与耦合特性,采用了次级磁场定向的矢量控制,并使id=0,不但解决了上述问题,还实现了最大推力电流比控制。为了获得平稳的推力,采用了SVPWM控制,并对它算法实现进行了研究。 针对速度环采用传统PID控制难以满足高性能矢量控制系统,通过对传统PID控制和模糊控制理论的研究,将两者相结合,设计出能够在线自整定的模糊PID控制器。将该控制器代替传统的PID控制器应用于速度环,以提高系统的动静态性能。 在以上分析的基础上,设计了永磁同步直线电机矢量控制系统的软、硬件。其中电流检测采用了新颖的电流传感器芯片IR2175,以解决温漂问题;速度检测采用了增量式光栅尺,设计了与DSP的接口电路,通过M/T法实现对电机的测速。最后在Matlab/Simlink下建立了电机及其矢量控制系统的仿真模型,并对分别采用传统PID速度控制器和模糊PID速度控制器的系统进行仿真,结果表明采用模糊PID控制具有更好的动态响应性能,能有效的抑制暂态和稳态下的推力脉动,对于负载扰动具有较强的鲁棒性。
上传时间: 2013-07-04
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高压TSC(Thyristor Switch Capacitor)装置是指额定工作电压为6kV-35kV晶闸管投切电容器补偿装置,是一种典型静止无功补偿器,其对增强系统稳定性、提高系统运行经济性,保证电压质量及改善电能质量都能发挥良好的作用。目前国内对高压TSC装置研制与生产还处于起步阶段,加速高压TSC装置的国产化,对在我国电力系统中早日推广与应用高压TSC装置具有重大意义。 首先在无功功率的测量上,如何在有谐波干扰等复杂环境下准确检测无功功率,本文采用了基于快速傅立叶变换的方法,可以很好的完成无功功率的采集。在主电路结构上,晶闸管开关阀是高压TSC装置的关键构成部件,高压TSC装置要求晶闸管开关应具有良好的电气性能,要求晶闸管开关应是有效和可靠的。本文通过晶闸管特性和串联技术的研究,给出了晶闸管串联开关的静态均压和动态均压方法,设计出合理使用的电路结构。通过仿真分析,验证了均压电路的效果。 电容器无涌流投入技术也是TSC主要研究点,由于在高压系统中器件两端承受的电压较高,低压TSC系统中常用的过零固态继电器或集成过零触发芯片满足不了耐压的需要,本文设计了专门的过零检测及触发电路,在器件两端电压过零时触发,避免了由于电容器残压过高而造成的巨大冲击电流,从而在硬件电路上实现电容器组的无过渡过程投切,电路简单可靠。同时,在控制策略上将几种投切判据进行了比较,采用了电压无功复合投切判据,以无功功率作为主判据,电压作为辅助判据,有效地克服了仅以功率因数作为投切判据的控制方式中的轻载时容易产生投切振荡而重载时容易出现补偿不充分的缺点。
上传时间: 2013-05-24
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蓄电池组已越来越广泛地应用于交通运输、电力、通信等诸多领域和部门,其寿命直接关系到能源的有效利用以及相应系统的整体寿命、可靠性和成本。本课题从提高电池寿命的角度研究串联蓄电池组的充电问题,基于前人使用磁放大器作后级调整的基础上,提出了一种新颖的基于开关管MOSFET后级调整和高频母线的蓄电池组分布式单体充电方法。所有二次侧电路通过高频母线的形式共用一个一次侧电路;在兼顾效率、体积和成本的前提下有效的解决了串联蓄电池组的充电不均衡问题。 论文对采用双管正激拓扑的高频母线产生电路的设计给出了说明;同时也介绍了几种后级调整方法及各自优缺点。针对后级调整中的同步问题,提出了几种产生同步锯齿波的解决方案。最后利用同步脉冲产生电路,采用最常见的UC3843芯片,产生稳定可靠的同步锯齿波,实现后级调整开关动作与母线方波电压的同步。并且针对多路后级调整场合下,采取措施减小了母线电压毛刺,同时也改善了电流采样波形。 论文设计了一套单体3500mAh、3.7V锂离子电池组的单体独立充电器,以双管正激电路为原边电路作为主模块,次级是以MOSFET作后级调整电路实现充电功能作为充电电路模块。试验中采用了四个充电电路模块,同时对四个锂离子电池单体分别独立充电。充电电路模块中,通过控制MOFET开关,可实现锂电池的恒流、恒压充电和满充切断,充电电压和充电电流可精确控制在1%以内。该充电电路并能显示电池充电状态,并在单体充电电路间传递充电状态信号,最后反馈给母线电路以控制母线电压输出的开通与关断。特别指出的是该电路的过放电检测功能,是直接利用电池自身电压来检测得出电池自身是否处于过放电状态判定信号,并在充电模块间传递,最后得出蓄电池组过放电判定信号。整机有较低的待机功耗,并均使用了低成本器件,进一步降低了成本。 论文给出了详细的设计过程,最后通过实验将该方案与串联充电方案比较,验证了该充电方案的可靠性与优越性。
上传时间: 2013-04-24
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射频基站芯片FM1722应用设计.................
上传时间: 2013-06-16
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目前以IGBT为开关器件的串联谐振感应加热电源在大功率和高频下的研究是一个热点和难点,为弥补采用模拟电路搭建而成的控制系统的不足,对感应加热电源数字化控制研究是必然趋势。本文以串联谐振型感应加热电源为研究对象,采用TI公司的TMS320F2812为控制芯片实现电源控制系统的数字化。 首先分析了串联谐振型感应加热电源的负载特性和调功方式,确定了采用相控整流调功控制方式,接着分析了串联谐振逆变器在感性和容性状态下的工作过程确定了系统安全可靠的运行状态。本文设计了电源主电路参数并在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了整个系统,仿真分析了串联谐振型感应加热电源的半压启动模式及锁相环频率跟踪能力和功率调节控制。 针对感应加热电源的数字控制系统,在讨论了晶闸管相控触发和锁相环的工作原理及研究现状下详细地分析了本课题基于DSP晶闸管相控脉冲数字触发和数字锁相环(DPLL)的实现,得出它们各自的优越性,同时分析了感应加热电源的功率控制策略,得出了采用数字PI积分分离的控制方法。本文采用TI公司的TMS320F2812作为系统的控制芯片,搭建了控制系统的DSP外围硬件电路,分析了系统的运行过程并编写了整个控制系统的程序。最后对控制系统进行了试验,验证了理论分析的正确性和控制方案的可行性。
上传时间: 2013-05-25
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