关键词： 直流电源控制器   监控   MSP430F149   CPLD(Complex Programmable Logic Device)   四遥  

摘要： 高频开关电力操作直流电源系统在发电厂和变电站中占有重要的地位,它主要为控制、信号、保护和自动装置以及断路器电磁合闸、直流电动机、交流不停电电源、事故照明等提供直流电源。本课题是依托本人所在公司根据对近年来我国高频开关电力操作直流电源系统的发展现状的分析而设计的。所设计的控制器是对高频开关电力操作直流电源系统的智能监控管理,有效的保证了电力操作直流电源系统的稳定运行,为电力系统的安全、高效运行提供了有力的保障。该控制器设计采用IEC(International Electrotechnical Commission国际电工委员会)标准,通过控制器对电力操作直流电源系统运行状况进行全面监控,确保了电力电源系统的安全性、可靠性和稳定性。本文根据电力操作直流电源系统的特点,基于MSP430F149单片机为控制核心的智能控制器。论述了变电站自动化系统中对直流电源系统专用控制器设备的基本设计原理及实现方法,实现了对电力操作直流电源系统数据的实时采集、处理与控制,以及对蓄电池的智能管理。论文阐述了高频开关电力操作直流电源系统控制器的应用背景、系统组成、功能特点、工作原理、软/硬件设计思路以及详细设计方案,并通过了严密的测试与验证。实现对高频开关电力操作直流电源系统中的交流电压,母线电压,母线电流,电池电压,电池电流的实时测量与监控,并对电池组充放电的智能化管理,以及对外部充电模块状态的监控,能够对电力操作直流电源系统的自动诊断、自动控制,实现直流电源系统的遥信、遥测、遥调、遥控的“四遥”功能。

关键词： LNG船舶   截流开关   MOSFET   直流电源  

摘要： LNG是一种清洁、高效的新型能源,很多国家都将LNG列为首选燃料。LNG船不仅是指以LNG能源作为燃料提供动力的船舶,也指用来将液化天然气从液化厂运往接收站的专用船舶。随着国际上对清洁能源需求的增长,LNG船舶应用前景非常好,被誉为世界造船“皇冠上的明珠”。鉴于LNG的超低沸点、易燃易爆等高危特点,电气防爆非常重要。电源的快速截流保护本身就是一项用途广泛的技术,本研究是本着应用于LNG船舶的电气部分而实施的。本质安全电源技术的研究尽管已有几十年的历史,但随着新的电子器件的出现必将产生更新换代产品,本课题将MOSFET用于截流开关就为其中的一个实例。本课题从器件选择、电路拓扑等方面入手,以LNG船舶用直流电气回路的保护为切入点,对高速截流开关进行了全面的研究,形成了电路样板,为本安电源相关技术的开发研制提供了一个有益的范例。此外,根据LNG船舶防爆要求,本文设计了一种隔爆兼本安高频输出开关电源,作为电路驱动来源。开关电源以单端反激式为主拓扑,以单片开关电源芯片TOPSwitch和高频变压器为核心,输入220V交流电压,输出15V直流电源。

关键词： 变压器   直流电阻   无线测温   有载分接开关   基本原理   结构设计  

摘要： 本文介绍了变压器直流电阻及有载分接开关二合一测试的研究背景、理论依据、现实意义和无线测温技术的应用对变压器直阻测量的重要性和无线测温技术的现实意义，阐述了该测试系统的基本原理和实现方案，并对实现方案进行了详细的论述，最后简要说明了该测试系统的功能特点、实际应用意义、以及经济效益、社会效益和应用前景。

ISBN: (纸本)9787030476739

关键词： 降压型直流开关电源   LM5117   负载识别  

摘要： 以TI公司的降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCMOS场效应管为核心元件,辅以恒流源电路、过流保护电路、负载识别电路和空载保护电路等,实现了一个降压型直流开关稳压电源,其额定输入直流电压16V时,额定输出直流电压为5V,额定电流3A。设计采用模拟电路取代常用的单片机降低产品重量,利用LMV431和PNP晶体管实现过流保护,通过LM324进行电压比较,完成负载识别。经测试,该系统较好地实现了任务所要求的功能。

关键词： 高温   开关电源   碳化硅  

摘要： 开关电源依靠其高频能量传输的原理,展现出体积小、效率高、绿色环保的等特殊优势,经过几十年的发展,在电力传输、军事工控、日常生活等诸多领域都得到了广泛应用。目前,硅材料是开关电源核心功率器件的主要制成材料,受硅材料本身物理特性的限制,硅功率器件理论最高工作温度不超过150摄氏度。在最高工作电压、导通电阻、最高开关频率等方面也无法呈现出良好特性。因此,工业级DC-DC开关电源的工作温度被限制在85摄氏度以下,即使是军工等级,也不会超过125摄氏度。与此同时,随着现代科技的发展,人类越来越多的探索诸如航空航天、石油勘探、光伏发电、新能源汽车等高温、大功率领域,它们的电源系统,特别是功率器件的发热相当严重,这是常规开关电源无法直接应用的。为达到温度指标,保证系统的可靠性,传统开关电源不得不外加主动散热系统或采取反复替换的方式,大大增加了整个系统的体积和成本,这是对空间和价格都相对敏感的电源领域所无法接受的。碳化硅是新型第三代半导体材料,基于碳化硅材料研发出的功率器件相比传统功率器件有着结温高、开关频率高、导通电阻低、反向击穿电压高、不受电磁辐射干扰等优良特性。基于碳化硅功率器件开发的高温直流功率变换器,其核心功率器件的结温高达175摄氏度以上,其他主被动元件也可承受200摄氏度以上高温。因此,本项目高温开关电源在保证系统可靠性的基础上可大大减小甚至省去主动散热系统,节约了系统成本,减小了系统重量,扩大空间利用率,这在航空航天、石油勘探、新能源汽车等领域有着十分重要的意义。本文完成的工作主要分为四部分:(1)首先对开关电源的发展现状和碳化硅器件在开关电源中的应用前景进行详细调研。然后,从材料学的角度,在理论方面分别分析碳化硅SBD、碳化硅MOSFET、碳化硅JFET和碳化硅BJT相比传统硅器件的优势。(2)针对高温电路特性,以天线阵面高温直流开关电源项目为背景,通过比较高温对传统开关电源中各个模块不同解决方案的影响,分析了高温开关电源电路设计的难点和电路设计方法。(3)以传统开关电源理论为基础,将高温开关电源拆分成为不同模块,详细描述了高温开关电源不同模块设计方案。(4)依据仿真、常温、高温的顺序,从开关电源原理仿真验证出发,到实现高温直流开关电源整机测试,一步步完成基于碳化硅器件的高温直流开关电源的设计与实现。整个过程清晰记录了不同阶段各个模块波形,确保在碳化硅MOSFET结温高达200摄氏度时,电源系统正常工作。

关键词： Multilevel inverter (MLI)   PV   single DC source   MSVPWM   FPGA   PHOTOVOLTAIC SYSTEMS   MULTILEVEL INVERTER   CONVERTERS   CONTROLLER   ALGORITHM  

摘要： Application of multilevel inverters has been an active research area in recent years due to their growing importance in various diversified electrical utilities. A three-phase inverter with a single DC source employing a three-phase transformer for a grid-connected photovoltaic (PV) system controlled using the modified space vector pulse width modulation technique (MSVPWM) for fifteen switches is presented in this paper. An MSVPWM technique is implemented through a field-programmable gate array (FPGA) and generates high quality gate pulses to the switches in the inverter. The main advantages of the proposed inverter topology are reduced number of power switches, transformers and minimum total harmonic distortion (THD). The perturb and observe maximum power point algorithm is used to obtain the maximum power from the PV panel at all climatic conditions. The performance of the proposed system is validated through MATLAB/Simulink as well as an FPGA-based prototype model.

关键词： 开关电源   功率因数校正电路   直流-直流变换器   结构设计   功能模块  

摘要： 论文以开关电源的发展、原理及特性为切入点，对电源拓扑结构和控制方式进行了论述。以正激变换、有源功率因数校正和抗EMI等关键技术作为论述重点。在上述基础上设计制作了一款45~275V交流输入多路直流输出600W开关电源，该电源采用了两级变换器结构，降低了控制电路设计难度。以功率因数校正电路与DC-DC变换器作为设计核心，完成了输入EMI滤波电路、电压反馈电路、控制芯片外围电路和保护电路等设计工作。同时利用变压器、光电耦合器来实现输入输出的隔离，提高开关电源的安全性。对变压器进行了重点研究，对其各种参数的进行了推导，及绕制过程进行了分析。对电磁干扰进行了研究，针对遇到的问题，提出了解决方案。　　论文对45~275V交流输入多路直流输出600W开关电源进行了相关测试，对电路中关键节点波形进行了分析。测试结果表明，本设计的电源在输入电压在45~275V输出600W条件下能正常工作，满载时平均效率达到了90％以上，功率因数高于0.95，每路输出纹波电压均小于2.5%，各项指标均达到了设计需求指标。

关键词： DC-DC开关变换器   描述函数法   级联变换器   Floquet理论   精确建模   稳定性分析  

摘要： 直流开关变换器在电力电子系统中有着非常重要的地位,但是对于其理论研究的发展远远滞后于其实际应用,同时随着现代社会对开关变换器的性能要求逐渐变高,传统的建模和分析方法也越来越难以满足变换器的设计需求。针对单个变换器的传统小信号建模方法对变换器的开关环节进行了平均化处理,忽略了其强非线性的特征,其模型并不准确;而对级联变换器进行稳定性分析的Middlebrook阻抗匹配理论,其判据基准基于工程经验,阻抗求解过于复杂,也不能保证精度。因此,本课题以DC-DC开关变换器为研究对象,分别对单个开关变换器和级联开关变换器的精确建模和稳定性分析进行了研究。对单个DC-DC开关变换器,本课题选用了描述函数法对其建模和稳定性分析。以boost变换器为例,推导了开关环节的描述函数,建立了基于描述函数法的模型并给出了稳定性判据。从仿真和实验中发现,在变换器系统稳定到不稳定的过渡区,传统稳定性分析方法所得到的结论和仿真实验的结果存在不相符的情形,而使用描述函数法分析,可以确定这段过渡区,从而得到比传统的小信号模型稳定性分析更为准确的稳定性分析结果,并用分岔图进一步验证了过渡区间的存在和范围,最后对过渡区间内出现的低频振荡现象进行了分析。对级联DC-DC开关变换器进行了基于Floquet理论的建模和稳定性分析。首先分析了Floquet理论应用于DC-DC开关变换器的可行性和优势所在;然后以双级buck变换器为例,推导了Floquet理论下的传递矩阵,给出了稳定性判据,并用仿真和实验验证了Floquet理论稳定性分析在双级级联buck变换器中应用的正确性和准确性;最后在分析了三级级联buck变换器应用Floquet理论的稳定性的基础上,最终推导出了多级级联变换器基于Floquet理论的传递矩阵统一形式,为Floquet理论在级联DC-DC变换器中的应用迈出了第一步。

关键词： 直流系统   开关设备   选择   配合  

摘要： 直流系统可靠与否对发电厂和变电站的安全运行起着至关重要的作用,是安全运行的保证.通过对直流系统直流开关设备的介绍及基本要求、配备、级差配合的对比分析,结合直流系统接线的基本原则,合理进行直流系统开关设备的选择与配合.提高直流系统安全供电可靠性、稳定性,确保变电站安全运行.