袁基炜[1]2001年在《大功率宽频正弦波变换器的研究与设计》文中进行了进一步梳理本文运用现代电力电子技术和控制理论，研究、分析、设计了具有高功率因数整流的大功率宽频正弦波变换器。主要研究内容为：Boost高功率因数整流器和DC／DC变换电路组成的幅度控制环节；叁相SPWM逆变器的电路结构和控制原理；变参数滤波器的动态性能分析等。完成了以80C196KC单片机和波形发生器SA8282为核心的叁相逆变器控制电路的硬件设计和工程实现；完成了系统运行软件的设计、调试；实验样机运行结果证明了设计的合理性和先进性。本研究为叁相逆变器的大范围动态变频提供了一种新方法，也为实现频率大范围可调的叁相正弦波发生器提供了一种新思路。
刘辉洪[2]2014年在《基于DSP的宽频超声波电源的研究》文中进行了进一步梳理传统的超声波电源，特别是应用于超声波生物处理装置上，通常是工作在一个固定的频率、固定的功率上，这样就大大降低了超声波生物处理的效率。但是随着超声波换能器技术的不断突破，以及应用于工业控制的高性能DSP芯片的不断出现，使得采用数字化控制的宽频的超声波电源的设计与研究变得可行，从而大大地提高了系统的集成化。本文研究设计了基于DSP控制的宽频超声波电源，主要应用于超声生物处理系统。主控芯片选择的是高性能的32位浮点型的DSP芯片F28335。依据生物处理液的浓度检测，转换为电信号，并送入DSP，与总控上位机通讯来确定最优频率，然后通过DSP来实现换能器负载端的切换，使得超声波电源工作在最优频率，并通过采集负载端电流电压来实现频率跟踪。超声波换能器采用的是宽频率的超声波振子阵，通过对超声波振子阵的实时参数进行测量，计算出其调谐匹配的匹配电感和阻抗匹配的匹配变压器的变比。在电源设计方面，通过DC/DC、DC/AC两级电路调节实现了宽范围的变频变压的功能，从而实现宽频输出，功率可调的超声波电源的设计。前级DC/DC采用的是Buck开关电源，通过矩阵键盘给定电压到DSP，通过DSP来实现PWM占空比的可变输出，从而控制开关管的通断，实现母线电压的调节。后级DC/AC采用的是单相全桥逆变电路，在频率自动跟踪系统的设计方面，采用的是基于DSP的FUZZY-DDS控制，利用FUZZY控制进行频率的粗调，并且利用DDS芯片AD9833进行频率的精调，从而实现频率自动跟踪系统的精确控制。本文对整个宽频超声波电源进行了方案设计，并详细介绍了主要硬件电路的实现，包括整流滤波模块、Buck调压模块、逆变模块、采样电路、驱动电路等。设计了DSP的最小系统，介绍了EPWM模块的具体工作原理，并给出了系统的软件流程图。
孙宏[3]2012年在《电动汽车电机驱动系统的传导电磁干扰研究》文中提出电动汽车电机驱动系统产生的电磁干扰是电动汽车的主要干扰源，其干扰能量大、频带宽，影响电动汽车电气系统的电磁兼容性能，也成为汽车满足相关电磁兼容标准的最大障碍。本文在国家自然科学基金项目“电动汽车高压系统电磁兼容性基础研究及其电磁环境分析与优化”（No51177183）的支持下，对电动汽车电机驱动系统的传导电磁干扰进行了相关研究，主要工作如下：①学习了电机驱动系统的工作原理，包括电机控制器和DC/AC逆变器叁相桥功率主电路的工作原理，理论分析了电机驱动系统电磁干扰产生机理。②在传导电磁干扰频率范围内，提出了以建立电机驱动系统中各部件的宽频等效电路仿真模型来预测传导电磁干扰的预测方法。根据多导体传输线理论，提出了线缆传输线电路模型的建模方法，利用解析法求解出模型中单位长度电阻参数，采用有限元法在Maxwell2D软件中求解出单位长度电感、电容参数。③提出了基于端口阻抗幅频特性的电机建模方法，采用谐振单元构建其宽频等效电路模型，推导了电路模型中电阻、电感、电容参数的计算方法，并将其应用于永磁同步电机宽频等效电路的建模中。④在屏蔽室搭建了电机驱动系统传导电磁干扰测量平台，根据平台中各部件的物理尺寸和相关参数建立各部件的宽频电路模型，并在电路仿真软件Saber中建立了实验布置的仿真模型。在0.3-30MHz的频率范围内，仿真预测出LISN上的传导电磁干扰并与实测对比，对比结果验证了本文电机驱动系统传导电磁干扰预测方法的正确性和可行性，同时也说明了线缆等效电路模型、永磁同步电机宽频等效电路模型的正确性。⑤以混合动力电动汽车为实验平台，在混合动力电动汽车四种不同工况下（启动、怠速、高速、充电）测量了电机驱动系统中DC/AC逆变器输入和输出线缆上的传导电磁干扰电流频谱，DC/AC逆变器中IGBT集电极与发射极之间的电压以及电源线电流。通过对比分析实验数据，确定了电机驱动系统电磁干扰频带宽度以及干扰耦合路径，同时验证了对电机驱动系统电磁干扰产生机理分析的正确性。
曾祥林[4]2011年在《便携式移动电源电能变换装置的研制》文中提出便携式移动电源又叫数码发电机,它拥有灵活、便携等优点,被应用于通信,野外作业等许多领域。目前,便携式移动电源的市场主要被发达国家所占领,研究具有自主知识产权的便携式移动电源,不仅有理论意义,而且有十分重要的实际应用价值。本文研究的便携式移动电源电能变换装置可以分为整流电源和逆变电源两部分,其主要功能是将便携式移动电源中的中频发电机输出的叁相宽压宽频交流电变换成电压稳定的直流电,之后通过逆变环节变为设备所需的单相交流电。由于中频发电机输出的是宽压宽频的叁相交流电,采用传统的相控整流技术的话,会对同步电路的设计、移相角α的确定等带来一定的困难。因此,本文将叁电平直流变换器引入到了便携式移动电源电能变换装置中。通过对叁电平直流变换器的研究,确定了前级整流器采用不可控整流电路加叁电平Buck电路的方式和控制方式。通过对逆变技术的研究,确定了逆变器主电路采用单相全桥逆变电路,控制方式采用单极性倍频SPWM的方式。最后确定了主电路和控制电路的设计方案。为了验证所选方案的可行性,控制方法的正确性及对系统的电容、电感等参数进行优化,笔者建立了便携式移动电源电能变换装置的Matlab/Simulink仿真模型,对系统运行中可能遇到的状况进行了仿真,包括输入电压幅值及频率大范围变化,负载的切换等情况。本文完成了系统的硬件设计和软件设计,硬件设计主要包括:1)系统的主电路设计,包括整流器和逆变器;2)系统的控制电路设计、驱动电路设计、采样电路设计、均压电路设计和电源的设计等相关辅助电路。软件设计主要包括:系统总体软件设计、产生叁电平直流变换器的控制PWM波形及其中断程序、产生逆变控制SPWM波形及其中断程序等。作者搭建了一个便携式移动电源电能变换装置的简易实验装置。在实验过程中,测量了驱动信号,均压电容的电压,以及输出的电压等波形。实验结果证明了本文设计方案的正确性和可行性。
王志伟[5]2011年在《基于FPGA的调频电磁除垢仪的研究》文中研究表明目前，大量锅炉及管道等各种用水设备的除垢防垢问题越来越突出，传统化学除垢方法存在环境污染大，成本高等缺点。而电磁除垢技术具有无污染，成本低，使用方便等不可比拟的优点，其重要的研究价值和广阔的应用前景受到广泛的关注。通过研究水垢的形成以及电磁场除垢防垢机理，并且把理论研究与工程实践相结合，设计了调频电磁除垢仪，通过分析用户水质参数和安装参数，选择合适的工作频率，以达到最优的除垢防垢效果。该除垢仪可以产生单一频率输出，还能产生宽频信号输出，以适应不同水质的要求。系统前端主要实现调频信号的输出，本课题以Altera公司的QuartusⅡ为开发平台，结合数字频率合成（DDS）技术和PWM技术，来实现控制信号的输出。利用FPGA设计实现了DDS模块，基准波模块，数字比较器模块等形成PWM信号的模块，采用VHDL语言对相关模块进行设计输入，编译和功能仿真。DDS模块主要产生调制波，为频率可调的正弦波信号，与基准波相比较，产生PWM控制信号。同时还设计了基于FPGA的输入输出模块以及时钟模块。为了满足系统工作的稳定性，系统后端设计了功率稳压电源，以适应不同的水质需要。电源作为本课题一个重点，文中给出了详细的介绍。为了使负载的电压得到显示，设计了检测电压电路，通过A/D转化，将数字信息传输给FPGA处理，并通过液晶显示。最后，利用调频电磁除垢仪，以碳酸钙为研究对象，进行模拟静态实验，分析电磁场频率和电磁场电压幅度对碳酸钙溶解度的影响。通过实验分析，该装置设计合理，除垢防垢效果明显。
赵恒[6]2016年在《大功率轴快流CO_2激光器射频激励源的研究》文中提出在大功率激光工业加工领域,轴快流CO_2激光器由于其卓越的性能而得到了广泛的应用。射频激励特性是制约轴快流CO_2激光器向更高功率发展的关键。本文针对大功率轴快流CO_2激光器的射频激励特性,采用数值模拟的方法分析了频率对放电管内混合气体放电特性的影响,通过实验的方法研究了一种用于大功率轴快流CO_2激光器的全固态射频电源,设计了用于监测入射、反射功率的射频功率检测电路,并对用于射频功率MOS管的微通道热沉进行了优化设计。论文的主要内容如下：基于一维流体模型研究了不同驱动频率对轴快流CO：激光器放电管中CO_2/He/N2混合气体射频放电的影响。研究表明当激励频率从5MHz增加到45MHz时,电子密度、激发态粒子密度随着驱动频率的增加而增加。在此过程中,电流密度变化平稳。模拟结果表明在频率增加的整个过程中管内放电均处于稳定的α放电模式。随着激励频率的增加,放电管内鞘层区域的电场强度、电子温度和等离子体区的长度均有增加,鞘层厚度减小。模拟结果还表明在整个放电过程中,电子的产生率贯穿了放电空间并在鞘层区出现峰值,这进一步解释了管内放电是处于稳定的α放电模式,并为射频电源设计时频率的选择提供了理论依据。依据大功率轴快流CO_2激光器对射频电源的要求,设计了频率为13.56MHz的全固态射频电源。为保证功率放大电路正常、有效的工作,设计了两路独立占空比可调的驱动电路板。为实现高效的功率输出,Class D的拓扑结构被用于功率放大电路的设计。为使功率放大电路的开关损耗降至最低,对上、下功率开关管的死区时间做了特殊的设定。为适应标准50Ω的阻抗输出,设计了对应的阻抗匹配电路。最后对制作的电源样机进行了实验。依据功率MOSFET正常工作时对散热性能的要求,为进一步缩小散热热沉的体积,采用数值模拟的方法对矩形凹槽结构的微通道热沉进行了优化设计。对矩形凹槽角度、凹槽间距和微通道中左、右凹槽的交错距离变化时,微通道热沉内的流动与传热特性进行了分析。还对两种不同种类、浓度的纳米流在矩形凹槽微通道热沉中的散热情况进行了数值模拟。研究表明经过优化的凹槽结构微通道热沉完全能够保证功率开关管对散热的要求；存在一个最优化的凹槽间距尺寸以提供最好的散热效果；纳米流浓度的增加能够提升热沉整体的换热能力,同时压损也会相应增加。为实现对射频电源与放电负载之间入射、反射功率实时监控,设计了一种通过式的射频功率检测电路。对其中的定向耦合电路、乘法电路、滤波电路、放大电路和整流电路进行了相应的分析。利用仿真软件对设计的参数进行了验证。最后对打样电路进行了实验。
王义昌[7]2006年在《基于DSP的小型宽带变频驱动集成电源系统的研究》文中认为随着飞行器飞行速度的不断提高,为了提高其性能,人们将越来越多的目光转移到飞行器翼面流场的主动控制。合成射流控制是国际上近几年提出的一种全新的流场控制技术,其驱动器结构简单,便于控制,功率消耗低成为了流场控制中最具发展潜力的方法之一。其中射流的产生主要途径之一便是利用振动隔膜式合成射流驱动器。该驱动器主要依靠贴于振动隔膜上的压电材料在高压正弦信号激励下振动而产生射流。为了实现驱动器动力自给和自主控制,可以利用飞机表面的热能将其转变为电能,然后通过电源转换电路直接为合成射流驱动器提供正弦激励信号,这样可以摆脱机载电源系统的限制,同时也可以对飞行器表面起到散热的作用。热电转化模块可以提供低压直流电,而所需要的激励信号源为高压正弦交流电。因此,如何实现从低压直流电到幅频可调高压正弦交流电便成了本文研究的重点。考虑到电源的特殊应用环境和驱动对象—容性压电材料,设计必须满足小型化和集成化要求,输出频率范围足够宽,运行可靠,并通过闭环控制实现输出波形的稳定。本文首先对适于课题的两种脉宽调制方式进行了深入分析与对比,并结合它们的优点提出了合成脉宽调制技术,大幅拓宽了电源的输出频率范围。然后以TI公司的最新DSP微控制器芯片TMS320F2812为核心,完成了整个变频电源的系统设计。整个系统分为四大模块,分别是升压模块、逆变模块、控制模块以及滤波模块。除此以外还有必要的保护电路、隔离驱动电路、闭环控制采样电路和显示电路等辅助电路。文中针对特殊的应用背景及要求对每个模块进行了详细设计,并最终实现了集成化。最后利用C语言对微处理器进行编程,成功实现了利用DSP生成合成脉宽调制波,进而通过对全桥逆变电路进行控制,在主电路中生成相应的合成脉宽调制波,滤波后得到所需要的正弦波,整个系统的成功设计为变频电源在电机变频调速以外的应用领域的进一步发展起到了一定的推动作用。
苏文虎[8]2017年在《一种阻抗匹配可调的变频式超声波电源》文中研究表明随着工业生产自动化的发展,超声波技术在焊接、清洗、剪切、医疗等领域得到了广泛应用。作为超声波技术的核心之一,超声波电源的发展也随着电力电子技术和数字控制技术的发展发生着巨大改变。然而目前市面上的超声波电源多为专用超声波电源,一台电源只能匹配固定的换能器,实现不了宽频域内的锁相和频率跟踪。本文以频率跟踪和阻抗匹配为出发点,设计了一种变频式超声波电源,通过频率跟踪的方式,实现宽频域内的阻抗匹配调节,并在ZYNQ平台上实现了原型系统的设计。论文的主要研究内容如下:(1)在分析超声波换能器等效电路和阻抗特性的基础上,确定阻抗匹配方法和频率搜索依据:采用频率跟踪法实现阻抗匹配的动态调节,并采用变步长策略实现快速、精确的频率搜索。(2)将超声波电源主电路划分为多个子模块进行原理分析和硬件电路设计。降压斩波电路实现输出直流电压幅值可调,以达到功率自适应的目的;逆变电路采用全桥拓扑结构将直流电转换为频率可调的交流信号;匹配网络实现逆变电路输出与换能器之间的匹配;反馈电路对换能器的电压电流信号进行处理后送入控制系统,作为频率搜索、跟踪的处理依据;另外还设计了逆变电路的开关管驱动电路,保证控制系统的输出信号安全可靠的驱动逆变电路开关管。(3)根据设计指标在ZYNQ平台上进行控制系统设计,包括频率搜索、频率跟踪和功率自适应的算法的硬件电路实现,降压斩波电路和全桥逆变电路所需的驱动信号实现。(4)在理论分析的基础上完成原型样机硬件电路的制作测试和软件程序的编写调试,对实验中发现的问题进行理论分析后,针对问题修改软硬件参数,以满足设计指标要求。实验结果表明,本文设计的变频式超声波电源可以自动搜索到频域内的谐振频率点,通过频率跟踪的方式间接改变阻抗匹配网络以补偿换能器的频率漂移并锁定系统在谐振状态。
黄晶[9]2015年在《基于混沌扩频技术的高EMC有源功率因数校正变换器》文中认为随着有源功率因数校正(APFC,Active Power Factor Correction)技术在开关变换器中的广泛应用,开关变换器的功率因数得到很大的提高。但是,由于APFC变换器的功率管工作在高频的周期开关状态,快速变化的电压电流造成了严重的电磁干扰。抑制电路中电磁干扰最有效的方法就是从源头上开始减少,混沌扩频技术就是一种从源头上降低APFC变换器电磁干扰的技术。它利用了混沌信号的宽频谱特性,能够把离散的谐波能量分配到连续的频带上,从而降低频谱峰值,使电路具有更好的电磁兼容性能。本论文提出了一种结合混沌扩频技术的APFC变换器新方案。该方案所设计的APFC变换器在具有高功率因数的同时,还具有良好的电磁兼容性。这一改进能促使开关电源产品向高电磁兼容性的绿色电源过渡,是一项具有理论价值和工程应用前景的研究工作。首先,本文基于APFC技术,采用平均电流型Boost电路拓扑结构,UC3854芯片控制器,设计一个额定功率为250W的单相APFC变换器。其次,通过计算推导标准PWM模式、周期PWM扩频模式以及混沌PWM扩频模式下该APFC变换器输入电流的频谱表达式,从理论上证明混沌扩频的有效性。再通过数值仿真和电路仿真得到相应的频谱波形,验证理论推导的正确性。再次,推导不同混沌信号作为扩频信号时APFC变换器的输入电流频谱表达式,通过数值仿真与电路仿真,对比蔡氏混沌信号和Tent映射混沌信号作为扩频信号时APFC变换器输入电流的频谱,以讨论扩频信号的概率密度函数与扩频效果之间的关系。最后,探讨了混沌扩频技术对APFC变换器电性能的影响。本文通过理论推导与仿真实验证明,利用混沌扩频技术可以在不影响APFC变换器电性能的情况下有效地改善其电磁兼容性。
杨祥国[10]2013年在《输电线路参数扫频测量新技术的研究与实现》文中进行了进一步梳理输电线路工频参数是电力系统进行潮流计算、继电保护整定计算和选择电力系统运行方式等工作之前建立电力系统科学数学模型所需的必备参数,其准确性直接关系到电网的运行安全。由于影响输电线路工频参数的因素较多,而理论计算无法准确得出各种因素对其的影响,因此在我国电力系统运行规程中明确要求对新建或新改造的输电线路在投运前必须进行输电线路工频参数的实测。本文针对常规输电线路工频参数实测方法在测量强干扰、长距离的输电线路工频参数时存在的问题,提出了输电线路参数扫频测量的新方法。该方法为了抑制强工频干扰对测量精度的影响以获得高精度和高可靠的输电线路工频参数值,除了采用偏离工频频率较远的200～2000Hz的叁相电压型PWM逆变电源作为扫频测量的激励源外,还同时采用了软件滤波和硬件滤波的信号检测技术。围绕提出的输电线路参数扫频测量方法,本文主要的研究内容概括如下：(1)综合分析了国内外在输电线路工频参数测量领域的研究成果,归纳出目前输电线路工频参数测量中所面临的主要技术问题及研究进展。(2)对目前应用中的输电线路工频参数异频测量法进行了科学分析,提出了输电线路工频参数扫频测量法,并从理论上对该方法的科学性和可行性进行了分析。为解决长距离输电线路工频参数扫频测量时因分布参数特征值的提取需求解复数超越方程,因而难以用微处理器实现的技术难题,研究了利用长距离输电线路的谐振点来提取输电线路分布参数特征值的方法。(3)对输电线路工频参数扫频测量方法实现所需的两大关键技术(叁相扫频激励源的产生、自适应扫频抗干扰测量技术)进行了研究。(4)应用电力电子技术、电子测量技术、数字信号处理技术和自适应控制技术,设计并开发了一套智能化输电线路工频参数扫频测量试验装置。(5)利用扫频测量装置进行了模拟试验与现场试验,试验结果验证了输电线路工频参数扫频测量原理及测量装置的可行性和可靠性。理论研究与系列科学实验表明本课题的研究为输电线路工频参数的测量提供了一套可行的理论和可以应用的智能化测量装置。该研究取得了一整套自主知识产权,其成果可有效提高电力系统继电保护整定精度,对增强电力系统运行的可靠性和安全运行水平具有积极意义。
参考文献：
[1]. 大功率宽频正弦波变换器的研究与设计[D]. 袁基炜. 西北工业大学. 2001
[2]. 基于DSP的宽频超声波电源的研究[D]. 刘辉洪. 江南大学. 2014
[3]. 电动汽车电机驱动系统的传导电磁干扰研究[D]. 孙宏. 重庆大学. 2012
[4]. 便携式移动电源电能变换装置的研制[D]. 曾祥林. 重庆大学. 2011
[5]. 基于FPGA的调频电磁除垢仪的研究[D]. 王志伟. 西安工程大学. 2011
[6]. 大功率轴快流CO_2激光器射频激励源的研究[D]. 赵恒. 华中科技大学. 2016
[7]. 基于DSP的小型宽带变频驱动集成电源系统的研究[D]. 王义昌. 南京航空航天大学. 2006
[8]. 一种阻抗匹配可调的变频式超声波电源[D]. 苏文虎. 江苏科技大学. 2017
[9]. 基于混沌扩频技术的高EMC有源功率因数校正变换器[D]. 黄晶. 华南理工大学. 2015
[10]. 输电线路参数扫频测量新技术的研究与实现[D]. 杨祥国. 武汉大学. 2013
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