一种快速起振中频电源的研究

中频电源是感应加热领域常用的一种设备.传统的中频电源采用扫频方式起振,其一次起振成功率不高,特别当负载变化时容易引起停振现象.针对这些问题,本文提出了一种半桥串联谐振快速起振中频电源电路.电路自动捕捉负载谐振频率,使系统自动进入谐振工作状态.通过对半桥串联谐振逆变器电路的分析、计算,再通过工作电路的实际测试,表明该设计...     

移动电源性能检测仪设计

为了有效检测移动电源的质量与性能,设计一款移动电源性能检测仪。检测仪系统以STM32单片机为主控电路;分流器产生的一路微小电压经放大后送入A/D接口进行采样,另一路微小电压经放大后与设定的放电电流对应的D/A输出电压进行比较;比较器输出电压控制电子负载MOS管导通量,组成闭环调节,从而实现移动电源恒流放电。对电流、电压采样数据进行处理,得到移动电源性能参数,系统兼具过流保护等功能。     

感应加热电压型逆变器负载匹配的研究

对感应加热电压型逆变器LLC谐振回路特点进行了简要分析,为了解决MOSFET构成的单向全桥逆变器在LLC负载品质因数Q值较低时,开关器件工作角度较大,损耗增加的问题,提出了一种适用于高频感应加热电压型逆变器的新型LCLC负载谐振匹配方案。该方案通过加入附加电容Cs,减小了逆变器输出电压和输出电流间的相位角,从而降低开关损耗,提高电源输出功率。对该拓扑结构的谐振特性和负载输出功率进行了理论分析,最后通过实验验证了理论分析的正确性。     

基于PDM的高频感应加热电源的设计与实现

介绍一种以MOSFET为开关器件的高频感应加热电源.设计制作出100 k Hz/5 k W的小功率高频感应加热电源样机,该电源采用脉冲密度调制(PDM)调功控制方式,谐振电路采用串联谐振方式,能够有效克服加热过程中负载参数变化带来的影响,使功率开关管始终工作在零电压开通状态.对该电源的逆变电路、控制电路等方面做了研究和试验.试验结果表明:采用的PDM控制模式和串联谐振电路,能够满足小功率高频感应加热电源的工作要求.     

自主移动机器人的非接触充电模式

自主移动机器人在无人值守的情况下采用非接触供电方式获取电能是合适的。提出了采用最大电流作为判断非接触供电系统是否处于谐振状态的依据。采用固定激励电源频率与动态调节电路无功器件参数相结合的方法进行自适应调谐。激励电源保持较高的固定工作频率,根据最大电流原则,系统自动调节原边和副边电路的补偿电容值,使系统重新回归谐振状态。另外,机器人在充电时,需要较高的定位精度,利用辅助传感器可以减小定位误差,提高供电效率。     

感应淬火过程参数优化控制问题的研究

感应加热本身是一个复杂的物理过程，它涉及电、磁、热、相变和力学方面的综合知识。通过对感应淬火过程的分析，给出了感应淬火过程中各参数之间的关系，建立了求解加热电源输出电流、频率以及工件移动速度（加热时间）的数学模型，并给出了其动态求解方法。这些模型可以用于加热电源优化设计和感应淬火过程参数优化控制等。     

感应加热谐振电路新拓扑模型研究

为了降低电压型逆变器在高频感应加热电源应用中功率器件上的电流和功耗，提出了一种适用于高频大功率感应加热的新型电感-电感-电容（LLC）谐振拓扑。在拓扑中增加电感，使电源和负载隔离，通过调节负载电流大小来降低功率器件上的功耗；同时去掉高频功率匹配变压器，减小电源的体积和重量，并提高电源效率。给出了该拓扑的谐振特性和各参数设计准则，并根据拓扑特性和系统要求设计了新的锁相环（PLL）控制系统。仿真和实验结果表明，这种拓扑相对于传统的谐振拓扑更能满足高频大功率应用环境的要求。     

基于DSP低Q值感应加热电源的研究

为了增加感应加热电源的炉壁厚度及提高输出功率,本文提出了一种新型低Q值感应加热电源,采用Buck斩波电路来调节电源的输出功率,通过改变Buck电路的占空比D来改变C2两端的电压值,从而调整逆变器的输入电压,使电源的输出功率恒定;控制系统采用TI公司的TMS320F28335作为控制芯片,控制功率开关管的导通与关断,使电源能够恒定功率输出,并且实现自动变频功能,提高感应加热电源的工作稳定性.实验结果表明,当感应线圈直径不变时,炉胎的炉壁越厚,内径越小,感应线圈与被加热金属的互感系数越小,系统的无功能量增加;低Q值感应加热电源可以把其内部更多的无功能量转换成有功能量,并且炉壁越厚,输出功率越大.该研究提高了电源的输出功率,解决了传统感应加热电源无法加厚炉壁的缺点.     

IGBT高频感应加热电源的研制

以IGBT为开关元件,研制了15kW高频感应加热电源。对该电源的逆变电路、控制电路、驱动电路等进行了研究。实验结果表明:并联谐振逆变电路开关器件上流过的电流小,开关损耗低,电路简单,容易控制,适用于小功率感应加热电源。     

感应加热电源CCL静电耦合负载匹配电路分析

提出了一种感应加热电源静电耦合CCL负载匹配方法。详细讨论了CCL构成谐振电路的特点,分析了负载匹配时输出最大功率与匹配电容的关系。在典型负载参数下,进行了负载匹配仿真实验,得到了特性曲线。仿真结果表明,该方法在负载得到最大功率时,可方便地进行补偿电容的计算,为分析感应加热负载匹配提供了一种新的分析思路。     

分时控制MOSFET固态高频感应加热电源研究

研究了一种采用分时控制方法的MOSFET固态高频感应加热电源,电源输出频率是功率器件工作频率的n倍(采用n个桥分时工作)。利用MATLAB/SIMULINK实现了分时控制的仿真,分析了分时控制的工作状态,对器件功耗进行了理论推导,并对如何实现分时控制进行了介绍,且根据仿真画出了并行控制和分时控制2种控制方式下MOSFET器件损耗的曲线图。仿真结果表明分时控制在实现固态感应加热电源的高频化方面优于并行控制。     

一种R-C-R组合式12位逐次逼近A/D转换器

采用一种R-C-R组合式逐次逼近A/D转换方法,基于UMC 90nm CMOS工艺设计了一种12位1兆赫兹采样频率的逐次逼近型A/D转换器.在电路设计上,通过复用两段式电阻梯结构,有效地降低了系统对电容阵列的匹配性要求.在版图设计方面,采用了特殊的电阻梯版图设计方法来减小连接电阻的失配影响,并采用金属叉指电容来提高工艺兼容性以减小工艺成本.在3 3V模拟电源电压和1 0V数字电源电压下,测得微分非线性为0 78最低有效位.当采样速率为1兆采样点每秒,输入信号频率为10kHz时,测得的有效位数为10 3,包括输出驱动在内,功耗不足10mW.整个转换器的有源面积小于0 31mm2,符合嵌入式片上系统的应用要求.     

高频感应加热电源相位跟踪系统

针对感应加热电源工作在高频状态时,存在相位跟踪困难、工作功率小和工作状态不稳定等问题,采用基于TMS320F2812的高频感应加热电源的相位跟踪方法,使负载等效阻抗时刻处于弱感性状态,解决了感应加热电源工作在高频状态所遇到的问题.设计了功率MOSFET的驱动电路、电压和电流相位信号的采集与处理电路,给出了TMS320F2812处理负载电压相位信号和电流相位信号的方法和产生移相PWM信号的方法,最后搭建实验平台进行了实验验证.实验结果表明,所设计的相位信号处理电路能够快速稳定地向TMS320F2812发送电压和电流的相位信号,且延迟小;TMS320F2812可以生成移相PWM信号,其移相范围大、工作稳定.     

磁耦合谐振式无线电能传输系统的无模型自适应控制研究

为解决磁耦合谐振式无线电能传输（magnetically coupled resonant wireless power transfer, MCR-WPT）系统因频率失谐而使得传输效率降低的问题,提出一种无模型自适应频率跟踪方法。该方法以发射端电流和电压间的相位差值为控制器输入,以控制器输出来调控发射端的交流电源频率;控制器设计不依赖于系统的精确数学模型,而且可通过伪雅可比矩阵的自适应估计律来提高应对发射端频率失谐的控制自适应性。MCRWPT系统的控制仿真结果表明,相比传统的PI控制,该方法不仅在较长的无线传输距离情况下能实现维持系统发射端的谐振工作状态,而且具有更好的谐振频率跟踪性能,对保持较高的系统无线电能传输效率具有明显优势。     

基于FPGA的电火花线切割自整定脉冲电源的研制

针对现有线切割脉冲电源对放电状态检测能力不足、输出具有滞后性等问题，研制了基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)的电火花线切割自整定脉冲电源。该电源将放电状态检测模块和波形调整模块集成在FPGA内部，避免了信号在不同器件间传输的延迟。通过高速A/D采样精准识别每个脉冲的放电情况，并根据不同放电状态实时调整脉冲输出频率，抑制有害放电状态，提高有效放电脉冲的比例。实验结果表明：与采用等频率脉冲电源加工相比，自整定脉冲电源有效提高了连杆双向同步切槽机床的加工效率。该脉冲电源促进了往复走丝线切割机床向高效节能和自动化方向发展。     

基于直流母线电流极性平均值的负载串联谐振逆变器谐振频率跟踪方法

负载串联谐振逆变器,当负载参数变化时必须同步改变逆变器工作频率以适应负载变化来获得最大输出功率。通常采用锁相环技术完成谐振频率跟踪,需要同时测量逆变器输出电压和负载电流,电压、电流测量延迟时间的差异会造成频率跟踪误差。为了消除频率跟踪误差,文中提出了基于直流母线电流极性平均值的负载串联谐振式逆变器谐振频率跟踪方法。论文分析了逆变器直流母线电流极性信号平均值u与逆变器工作频率f及电路参数(L、C、R)关系,由于u反映了电路参数和逆变器工作频率变化,u最大值U对应于谐振频率,所以用U作为参考信号,u作为反馈信号,构成闭环谐振频率跟踪控制系统,通过比较u的变化情况,确定频率的增减,给出了频率跟踪流程,仿真和实验结果表明该方法能够很好地实现负载串联谐振逆变器的谐振频率跟踪。     

基于STM32频率跟踪控制的无线电能传输系统设计

在磁耦合谐振式无线电能传输系统中,当传输线圈偏移和负载发生变化时,会改变系统的谐振频率点,导致系统工作在失谐状态,传输效率大幅度下降。针对该问题,设计了一种基于STM32频率跟踪控制的无线电能传输系统。首先从原理上对串-串(SS)型系统的失谐进行了分析,得到高频逆变器输出电压和电流的相位角与谐振频率的关系;然后通过实时监测发射线圈电流和高频逆变器输出电压,并在控制器中计算其相位差,再根据相位角与谐振频率的关系对系统的工作频率进行实时连续调节,使系统重新恢复谐振;最后选用STM32F407作为主控芯片,搭建了SS型无线电能传输系统进行实验验证。实验结果表明,该方案可以实现系统频率的实时调节,保证系统重新达到谐振状态,提高了系统的传输效率。     

一种由单片机控制的充电电源设计

基于AT89S52单片机实现了对电压、电流的检测,充电速度的调节和显示的控制.电压和电流通过A/D转换器采样后,由单片机完成对输出数据的检测和显示,以实现充电状态的切换.以DS18820温度传感器为温度测量单元,采用OCMJ4×8C中文液晶显示器显示工作情况,并设有开机检测功能,可提供良好的工作界面.所设计的电源系统具...     

高频感应加热电源系统设计

针对感应加热电源在小型工件的热处理和焊接等工业加工技术方面,存在功率不集中、输出频率较低和工作状态不稳定等问题,设计了一台1 MHz/5 k W的高频感应加热电源.给出了整流滤波电路、全桥逆变电路、信号处理电路、隔离变压器等的设计过程和相应的硬件电路图.构建了感应加热电源闭环控制系统的仿真模型.通过仿真验证了所提出的基于模糊控制算法的移相调功(pulse skip modulation,PSM)和调频调功(pulse frequency modulation,PFM)双闭环控制的有效性.搭建实验平台,完成了信号处理电路检测及光耦实验,并对实验数据进行曲线拟合并分析得出误差百分比低于5%,从而验证了硬件电路设计的合理性.     

IGBT串联谐振感应加热电源的仿真研究

本文主要进行串联谐振式IGBT感应加热电源的仿真研究 ,重点探讨不同性质感应加热负载对串联谐振逆变电路所产生的影响 ,得出感性负载更适合自关断器件构成的串联谐振逆变回路。