开关电源基础原理，电源拓扑和相关功率器件的应用
标签： 开关电源
上传时间： 2022-04-23
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几乎所有电源电路中，都离不开磁性元器件 电感器或变压器。例如在输入和输出端采用电感滤除开关波形的谐波；在谐振变换器中用电感与电容产生谐振以获得正弦波电压和电流；在缓冲电路中，用电感限制功率器件电流变化率；在升压式变换器中，储能和传输能量；有时还用电感限制电路的瞬态电流等。而变压器用来将两个系统之间电气隔离，电压或阻抗变换，或产生相位移（3 相 Δ—Y 变换），存储和传输能量（反激变压器），以及电压和电流检测（电压和电流互感器）。可以说磁性元件是电力电子技术最重要的组成部分之一。
上传时间： 2022-05-14
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1.1 什么是整流电路整流电路（rectifying circuit）把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成，20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。可以从各种角度对整流电路进行分类，主要的分类方法有：按组成的期间可分为不可控，半控，全控三种；按电路的结构可分为桥式电路和零式电路：按交流输入相数分为单相电路和多相电路；按变压器二次侧电流的方向是单向还是双向，又可分为单拍电路和双拍电路1.2整流电路的发展与应用电力电子器件的发展对电力电子的发展起着决定性的作用，因此不管是整流器还是电力电子技术的发展都是以电力电子器件的发展为纲的，1947年美国贝尔实验室发明了晶体管，引发了电子技术的一次革命：1957年美国通用公司研制了第一个品闸管，标志着电力电子技术的诞生：70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（power-MOSFET）为代表的全控型器件迅速发展，把电力电子技术推上一个全新的阶段：80年代后期，以绝缘极双极型品体管（IGBT）为代表的复合型器件异军突起，成为了现代电力电子技术的主导器件。另外，采用全控型器件的电路的主要控制方式为PWM脉宽调制式，后来，又把驱动，控制，保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC），随着全控型电力电子器件的发展，电力电电路的工作频率也不断提高。同时。电力电子器件的开关损耗也随之增大，为了减小开关损耗，软开关技术便应运而生，零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）把电力电子技术和整流电路的发展推向了新的高潮。
标签： 整流电路
上传时间： 2022-06-18
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摘要本文以音响放大系统为研究对象，以电子技术基本理论为基础，结合当前模拟电子应用技术，对音响放大系统进行了分析和研究，针对现代人群对功放效率的要求和特征，设计出该音响放大系统。音响的音质是音响最重要的环节，由于我国在高级音响的设计上起步较晚，对新技术的开发与应用远远落后于国外的发大国家，从放大电路的设计，扬声器的设计，对音像的还原，降低信噪比，低音的厚重感等等都远远超出我国自主产品，但是我国的音响企业已认识到技术的不足，正在加大研发的投入，培养技术人才，努力学习和赶超国外的先进技术。本文对现代高级音响设计的工艺有初步的了解，研究高级音响设计的电路组成，能够理解电路图的原理，对新技术、新知识进行研究学习，并将所学用于实践在现代音有普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相通电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。随者技术的发展，人民生活水平的提高，人们对音频技术的功放的效率要求随之提高。模拟的功率放大器经过了几十年的发展，在这方面的技术已经相当成熟。正因为这样，数字功放应运而生。近年来，利用脉宽调剂原理设计的D类功放也进入了音响领域".国外半导体一直专注于研发高性能的放大器与比较器，目前已成功推出一系列型号齐全的运算放大器，其中包含基本的芯片以及特殊应用标准产品（ASSP），以满足市场上对高精度、高速度、低电压及低功率放大器的需求。另外国外在数字音频功率放大器领城进行了二三十年的研究，六十年代中期，日本研制出8bit数字音频功率发大器。1893年，M.B.Sandler等学者提出D类数字PCM功率发大器的基本结构。主要是围绕如何将PCM信号转化为PWM信号。把信号的幅度信号用不同的脉冲宽度来表示。此后，研究的焦点是降低其时钟频率，提高音质。随若数字信号处理（DSP）技术和新型功率器件及应用的发展，开始实用化的16位数字音额功放成为可能。
标签： 音响电路
上传时间： 2022-06-18
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三菱电机功率器件在工业、电气化铁道、办公自动化、家电产品等多种领域的电力变换及电动机控制中得到广泛应用。为了真正满足市场对装置噪音低、效率高、体积小、重量轻、精度高、功能强、容量大的要求，三菱电机积极致力于新型器件的研究、开发，为人类的节能和环保不断努力。第5代IGBT和IPM模块均采用三菱电机第5代IGBT硅片CSTBTIM技术，并具有正温度系数特征，与传统的沟槽型构造IGBT相比，降低了集电极一发射极间饱和电压，从而实现了更低损耗。同时改进了封装技术，大大减小了模块内部分布电感。本应用手册的出版，旨在帮助用户了解第5代IGBT和IPM模块的特性和工作原理，更加方便的使用三菱电机的半导体产品。三菱电机谨向所有购买和支持三菱半导体产品的用户表示诚挚的感谢。1.IGBT模块的一般认识1.1 NF系列IGBT模块的特点NF系列IGBT模块主要具有以下两大特点：1，采用第5代IGBT硅片在沟槽型IGBT的基础上增加电荷蓄积层的新结构（CSTBT）改善了关断损耗（Eoff）和集电极-发射极问饱和电压VEisat的折衷。插入式组合元胞（PCM）的使用增强了短路承受能力（SCSOA）并降低了栅极电容，从而降低驱动功率。CSTBT:Carrier Stored Trench-Gate Bipolar Transistor载流子存储式沟槽硼型双极晶体臂
标签： igbt
上传时间： 2022-06-19
上传用户：shjgzh
随着全控型器件（目前主要是功率MOSPET与IGBT）的广泛使用以及脉宽调制技术的成熟，高频软开关电源也获得了极快地发展。变换电能的电源是以满足人们使用电源的要求为出发点的，根据不同的使用要求和特点对发出电能的电源再进行一次变换。这种变换是把种形态的电能变换为另一种形态的电能，它可以是交流电和直流电之间的变换，也可以是电压或电流幅值的变换，或者是交流电的频率、相位等变换，软开关电源输入和输出都是电能，它属于变换电能的电源。本论文研究了一种新型双管正激软开关DC/DC变换器电路拓扑。主功率器件采用IGBT元件，由功率二极管、电感、电容组成的谐振网络改善IGBT的开关条件，克服了传统开关在开通和闭合过程中会产生功率损耗，并且降低开关灵敏性的弊端。该论文对IGBT的软开关电源进行了总体设计和仿真，最后设计出了一台输出电压为48V、输出功率为1.5kW、工作频率为80kHz、谐振频率为350kHz的开关电源理论模型。
上传时间： 2022-06-21
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本文以感应加热电源为研究对象，阐述了感应加热电源的基本原理及其发展趋势。对感应加热电源常用的两种拓扑结构-电流型逆变器和电压型逆变器做了比较分析，并分析了感应加热电源的各种调功方式。在对比几种功率调节方式的基础上，得出在整流侧调功有利于高频感应加热电源频率和功率的提高的结论，选择了不控整流加软斩波器调功的感应加热电源作为研究对象，针对传统硬斩波调功式感应加热电源功率损耗大的缺点，采用软斩波调功方式，设计了一种零电流开关准诺振变换器ZCS-QRCs（Zero-current-switching-Quasi-resonant）倍频式串联 振高频感应加热电源。介绍了该软斩波调功器的组成结构及其工作原理，通过仿真和实验的方法研究了该软斩波器的性能，从而得出该软斩波器非常适合大功率高频感应加热电源应用场合的结论。同时设计了功率闭环控制系统和PI功率调节器，将感应加热电源的功率控制问题转化为Buck斩波器的电压控制问题。针对目前IGBT器件频率较低的实际情况，本文提出了一种新的逆变拓扑-通过IGBT的并联来实现倍频，从而在保证感应加热电源大功率的前提下提高了其工作频率，并在分析其工作原理的基础上进行了仿真，验证了理论分析的正确性，达到了预期的效果。另外，本文还设计了数字锁相环（DPLL），使逆变器始终保持在功率因数近似为1的状态下工作，实现电源的高效运行。最后，分析并设计了1GBT的缓冲吸收电路。本文第五章设计了一台150kHz，10KW的倍频式感应加热电源实验样机，其中斩波器频率为20kHz，逆变器工作频率为150kHz（每个IGBT工作频率为75kHz），控制孩心采用TI公司的TMS320F2812 DSP控制芯片，简化了系统结构。实验结果表明，该倍频式感应加热电源实现了斩波器和逆变器功率器件的软开关，有效的减小了开关损耗，并实现了数字化，提高了整机效率。文章给出了整机的结构设计，直流斩波部分控制框图，逆变控制框图，驱动电路的设计和保护电路的设计。同时，给出了关键电路的仿真和实验波形。
上传时间： 2022-06-22
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IGBT关断电压尖峰是其中的主要问题，解决它的最有效方法是采用叠层母线连接器件。针对二极管籍位型三电平拓扑两个基本强追换流回路，本文用ANSOFT Q3D软件比较研究了三类适用于多层母线排的叠层方案，并提出了一种新颖的叠层母线分组连接结构，结合特殊设计的吸收电容布局，减小了各IGBT模块的关断过冲，省去阻容吸收电路，并优化了高频电流在不同电容间的分布，抑制电解电容发热。通过理论计算与仿真两种方式计算该设计方案的杂散电感，并用实验加以证实。本文还设计了大面积一体化水冷散热器，表面可以贴装15个功率器件和若干传感器和平衡电阻，采用水冷方式以迅速带走满载运行时开关器件的损耗发热，并能达到结构紧凑和防爆的效果。在散热器内部设计了细槽水道结构以避开100多个定位螺孔，同时可以获得更大的热交换面积。本文分析了SCALE驱动芯片的两类器件级短路保护原理，并设计了针对两类保护动作的阈值测试实验，以确保每个器件在安全范围内工作；设计了系统控制和三类系统级保护电路：驱动板和控制板的布局布线经过合理安排能在较强的电磁干扰下正常工作。论文最后，在电抗器、电阻器、异步感应电机等不同类型、各功率等级负载下，对变流模块进行了测试，并解决了直流中点电压平衡问题。各实验证实了设计理论并体现了良好的应用效果。
上传时间： 2022-06-22
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在UPS中使用的功率器件有双极型功率品体管、功率 MOSFET、可控硅和IGBT IGBT既有功率MOSFET 易于驱动，控制简单、开关频率高的优点，又有功率品体管的导通电压低，通态电流大的优点、使用 IGBT成为UPS功率设计的首选，只有对 IGBT的特性充分了解和对电路进行可靠性设计，才能发挥 IGBT的优点。本文介绍UPS中的IGBT的应用情况和使用中的注意事项。2.IGBT在UPS中的应用情况绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一种MOSFET 与双极晶体管复合的器件。据东芝公司资料，1200V/100A 的IGBT的导通电阻是同一耐压规格的功率 MOSFET 的1/10，而开关时间是同规格 GTR的1/10。由于这些优点，IGBT广泛应用于不间断电源系统（UPS）的设计中。这种使用 IGBT的在线式UPS具有效率高，抗冲击能力强、可靠性高的显著优点。UPS主要有后备式、在线互动式和在线式三种结构。在线式 UPS以其可靠性高，输出电压稳定，无中断时间等显著优点，广泛用于通信系统、税务、金融、证券、电力、铁路、民航、政府机关的机房中。本文以在线式为介绍对象，UPS中的1GBT的应用。
上传时间： 2022-06-22
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摘要将异步电机调速的矢量控制方法与电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术相结合，构建了以SVPWM信号驱动功率器件的异步电机矢量控制调速系统结构图，并用Matlab软件对该系统建模与仿真。仿真结果表明：该系统不仅具有矢量控制调速系统的优越性能，同时具有减少转矩波动，降低输出电流谐波，提高直流电压利用率等优点。本世纪70年代提出的矢量控制通过坐标变换的方法分解定子电流，使之转化为转矩和磁场两个分量，实现解耦控制，从而获得与直流电动机一样良好的动态调速特性，开创了交流电动机等效直流电动机控制的先河"1。随着矢量控制技术的发展，如何优化矢量控制系统的研究已成为热门课题。同时，信号调制技术的发展也使得多种调速系统达到了很好的控制效果，其中SVPWM技术把电动机和逆变器看为一体，通过跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作，能达到转矩脉动小、谐波成分少、直流母线电压利用率高的效果，目前已在变频产品中得到了广泛地应用，本文通过软件对基于SVPWM的电机矢量控制系统进行了仿真，得到了良好的控制效果。
上传时间： 2022-06-22
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