检索结果-南通市图书馆

作者：刘金西安理工大学

学位级别：硕士

太阳能电池板作为光伏发电设备的重要组成部分,是通过镀锡铜带将一定数量的电池片串联焊接形成的。感应加热焊接方式凭借焊接过程中热惯性小、电池片隐裂风险低和效率高等优点已成为太阳能电池片串联焊接的首选。镀锡铜带厚度较薄并且... 详细信息

太阳能电池板作为光伏发电设备的重要组成部分,是通过镀锡铜带将一定数量的电池片串联焊接形成的。感应加热焊接方式凭借焊接过程中热惯性小、电池片隐裂风险低和效率高等优点已成为太阳能电池片串联焊接的首选。镀锡铜带厚度较薄并且属于低电阻率,低磁导率金属材料,通常采用高频小功率感应加热电源对其进行快速加热,以实现不同数量电池片的串联焊接。在高频小功率领域双E类逆变器相比于电压型逆变器具有电路结构简单,无需死区设计,拥有良好的软开关工作特性等优点。因此得到了广泛应用。但是双E类逆变器的负载适应范围较小,在作为感应加热电源功率变换器时,负载变化易导致逆变器工作在失调状态;并且感应加热电源需要高频变压器进行负载匹配,会增加电源成本和体积。本文针对以上问题,研究将LCLC谐振网络应用于双E类逆变器感应加热电源的负载谐振槽路。通过LCLC谐振网络的电流变换特性实现感应加热电源的负载匹配,省去了高频变压器,节省了电源成本。同时LCLC谐振网络的阻抗变换特性也扩展了双E类逆变器负载适应范围,解决了负载适应范围小的问题。本文首先详细阐述了双E类逆变器的工作原理,分析了最优工作条件下的电压电流关系,研究了双E类逆变器的软开关工作区域和双E类逆变器感应加热电源LC谐振网络下的负载匹配方式和负载适应范围。然后对LCLC谐振网络的负载匹配特性和扩展负载适应范围的特性进行研究。分析LCLC谐振网络的阻抗特性和电流变换特性,根据双E类逆变器的工作特性对LCLC谐振网络进行参数设计,建立双E类逆变器的等效负载模型,研究分析LCLC谐振网络负载电感与电阻变化对电路状态影响,得到LCLC谐振网络下的双E类逆变器的负载适应范围。并且建立开关管电压应力随负载电感与电阻的变化关系,研究了负载变化时开关管的电压应力变化情况。最后搭建ANSYS电磁热仿真模型对镀锡铜带的加热效果进行验证,以及搭建电路仿真模型和小功率实验平台,验证了理论研究的正确性和方案的可行性。

关键词：高频小功率感应加热双E类逆变器 LCLC谐振网络负载适应范围

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感应加热电源PFM-PS混合调功策略研究

感应加热电源PFM-PS混合调功策略研究

作者：黄立杰西安理工大学

学位级别：硕士

与传统的明火加热相比,感应加热技术具有加热安全性高、加热效率高以及加热功率易控制等优势,近些年来广泛应用于家用烹饪、工业热处理以及医疗消毒等领域,应用前景广阔,研究价值极大。基于上述优势,将感应加热技术应用在管道的热煨弯... 详细信息

与传统的明火加热相比,感应加热技术具有加热安全性高、加热效率高以及加热功率易控制等优势,近些年来广泛应用于家用烹饪、工业热处理以及医疗消毒等领域,应用前景广阔,研究价值极大。基于上述优势,将感应加热技术应用在管道的热煨弯制工艺中成为近些年来的发展趋势。在管道的热煨弯制工艺中,为了使得弯管整体具有良好的刚性与韧性,需要采用不同等级的加热功率对管道的前直管段、弯管段以及弯管和直管的连接段进行连续加热,因此这种热处理工艺就对感应加热电源提出了输出功率在宽范围内连续可调的要求。当感应加热电源仅采用脉冲频率(Pluse Frequency Modulation,PFM)调功策略时,输出功率低时逆变器的工作频率变化范围宽,调功能力降低的同时电路整体效率降低。因此本课题在PFM调频调功策略的基础上研究了一种脉冲频率-移相(Pluse Frequency Modulation-Phase Shift,PFM-PS)混合调功策略。本文首先对感应加热电源的整体结构和负载等效模型进行分析,在此基础上对逆变拓扑进行分析和比较,选择电压型全桥逆变拓扑并对其进行分析和研究,对逆变器的工作模态、主电路参数以及死区时间选取进行研究,对负载谐振槽路以及功率调节特性进行研究。基于对谐振变换器的各种调制策略进行分析和研究的基础上,对PFM调功策略下主电路的损耗进行建模和理论研究,对其调功特性以及效率进行研究和说明。对PS移相调功策略进行理论研究,并对PS调功策略下逆变器的ZVS软开关约束条件进行研究。在此基础上将两种调功策略进行最优组合,研究了一种适用于感应加热电源宽范围功率输出的PFM-PS混合调功策略,并对PFM-PS混合调功策略下的逆变器的整体损耗和效率进行建模和研究。结果表明PFM-PS混合调功策略在减小逆变器工作频率变化范围和实现宽范围功率输出的情况下,提高了感应加热电源的整体效率。最后通过仿真和实验对PFM-PS混合功率控制策略进行了验证,实验表明PFM-PS混合调功策略在逆变器低功率阶段降逆变器的整体效率由78%提升至82%,与理论情况下的变化趋势相同。

关键词：感应加热宽范围调功软开关 PFM-PS混合调功策略

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基于双通道控制的电动汽车恒压无线充电技术

基于双通道控制的电动汽车恒压无线充电技术

作者：刘戡西安理工大学

学位级别：硕士

相比于有线充电技术,感应式无线电能传输技术(Inductive Power Transfer,IPT)因具有灵活性高、环境适应性强、自动化程度高、无需电气连接等优势,能够实现与电动汽车自动驾驶技术的良好匹配。恒压充电是电动汽车充电的必要阶段,然而随... 详细信息

相比于有线充电技术,感应式无线电能传输技术(Inductive Power Transfer,IPT)因具有灵活性高、环境适应性强、自动化程度高、无需电气连接等优势,能够实现与电动汽车自动驾驶技术的良好匹配。恒压充电是电动汽车充电的必要阶段,然而随着充电过程的进行,电池的等效电阻会逐渐增加,这就要求IPT系统具备负载无关的恒压输出特性。其次,电动汽车与充电区域的相对位置偏差,会引起IPT系统耦合机构的耦合系数变化,导致电池充电电压偏离额定电压,降低电池使用寿命,这就要求IPT系统具备抗偏移特性。所以,电动汽车无线充电要求IPT系统具备负载及耦合系数变化下的恒定电压输出特性。基于DC/DC变换器的控制技术能够快速有效的实现负载及耦合系数变化下的恒定电压输出,但是额外的DC/DC环节会增加系统的能量损耗。本文基于LCC-S补偿拓扑的谐振特性,研究了具有双通道的电动汽车IPT充电系统。首先,通过对高阶补偿拓扑的分析,得出LCC-S补偿拓扑工作在谐振点时会具备负载无关的恒压输出特性,这消除了电池等效电阻变化对IPT系统输出电压的影响。此外,电动汽车双通道IPT系统以副边增加DC/DC变换器来实现耦合系数变化下的恒定电压输出,原副边间无需无线通信,控制电路简单且系统稳定性高。与增加DC/DC变换器的单通道IPT系统相比,双通道IPT系统接收端以两个能量通道串联共同为负载提供能量,仅在其中一个通道增加DC/DC变换器,只有部分功率经DC/DC环节向负载传递,降低了在DC/DC变换器上的能量损耗、减小了开关管上的电压应力,同时也有助于减小车载DC/DC变换器的体积。最后,搭建了 Simulink仿真模型及小功率实验平台,对本文设计的IPT系统恒压输出特性与抗偏移特性做了进一步验证。

关键词：电动汽车感应式无线电能传输(IPT) 双通道恒压 DC/DC变换器

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充电无人机IPT系统恒流恒压输出研究

充电无人机IPT系统恒流恒压输出研究

作者：韦泫池西安理工大学

学位级别：硕士

由无人机携带无线充电发射源对目标执行充电任务的装置称为充电无人机(Charging Unmanned Aerial Vehicles,CUAV),其可为远离电网的无线传感器网络进行电能补充,被认为是满足物联网设备灵活能源需求的有效解决方案,有广阔的发展前景。... 详细信息

由无人机携带无线充电发射源对目标执行充电任务的装置称为充电无人机(Charging Unmanned Aerial Vehicles,CUAV),其可为远离电网的无线传感器网络进行电能补充,被认为是满足物联网设备灵活能源需求的有效解决方案,有广阔的发展前景。为满足充电需求,要求充电无人机具有先恒流后恒压两种输出模式。同时,由于无人机的特殊性,系统需关注无人机落点位置偏移和机身轻量化设计。感应式无线电能传输(Inductive Power Transfer,IPT)有充电速度快、效率高的优点而被广泛应用。因此,本文选取IPT为充电无人机无线充电方案,在考虑IPT系统发射端轻量化、系统抗偏移和负载变化的同时,对充电无人机IPT系统恒流恒压输出进行研究。对IPT系统引入高阶补偿网络并分别设计恒流、恒压输出频率点,以频率切换实现负载变化下恒流恒压分阶段输出,相较于采用DC-DC、变补偿网络结构和变补偿网络参数等方式,其在传输效率、功率密度和控制复杂度上更具优势。基于此,本文选用S-LCC高阶补偿网络,该网络发射端采用单电容补偿,接收端采用LCC网络补偿,在满足发射端轻量化设计需求的同时保留了输出特性设计的自由度,并从零相角(Zero Phase Angle,ZPA)输入下系统恒流、恒压输出工作频率点的设计和抗偏移展开研究。本文首先根据充电无人机IPT系统的应用特点和需求,确定系统主电路结构,并建立互感等效模型。然后对系统ZPA条件下恒流、恒压输出特性的谐振条件进行了分析推导,得出两种满足系统输出特性的参数设计方案。从系统具有更高功率密度角度,对两方案进行对比,分析了系统参数设计方法并对系统参数进行设计,系统通过切换工作频率即可实现恒流恒压输出切换。另外,根据ZPA条件下恒流、恒压输出的谐振条件,分析了耦合系数变化对于系统输出特性的影响,通过补偿参数调节使得系统在耦合系数变化下依然保持负载无关的恒流恒压输出特性,并给出了抗偏移方案和系统控制策略。最后搭建仿真和实验平台,结果表明系统具有良好的恒流恒压输出能力,且系统偏移容忍范围符合当前无人机降落水平要求,验证了系统参数设计方法和抗偏移方案理论分析的正确性。

关键词：充电无人机感应式无线电能传输(IPT) 恒流恒压 ZPA

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基于LLC网络的便携式感应钎焊电源研究

基于LLC网络的便携式感应钎焊电源研究

作者：陈曦西安理工大学

学位级别：硕士

感应钎焊是一种应用于焊接不锈钢、高温合金、铜和铜合金等焊件的非接触式焊接技术。在商用中央空调制冷铜管的焊接过程中,感应钎焊技术凭借其高效快速、精准控制以及热影响区小等优势已成为行业首选。由于感应钎焊环境的复杂性,具有体... 详细信息

感应钎焊是一种应用于焊接不锈钢、高温合金、铜和铜合金等焊件的非接触式焊接技术。在商用中央空调制冷铜管的焊接过程中,感应钎焊技术凭借其高效快速、精准控制以及热影响区小等优势已成为行业首选。由于感应钎焊环境的复杂性,具有体积小、重量轻与效率高等特点的便携式感应钎焊电源因其操作灵活而备受青睐。然而,便携式电源在设计时因为引入了负载匹配变压器,这会造成电源系统体积和重量增大、效率降低;同时,较高的散热需求会扩大散热器尺寸,增加电源系统的体积和重量。针对以上问题,本文选取LLC网络,通过分析该网络的频率特性,对其工作频率点进行重构。在给定输出功率的情况下,通过优化匹配电感参数,可减小其设计尺寸;通过降低系统功率损耗,实现减小散热器尺寸、提升效率的目标。本文首先介绍了感应钎焊电源的拓扑结构,对功率开关管进行选型和分析,并对LC拓扑和LLC拓扑的特性进行对比,阐述了LLC拓扑的优势。其次,对LLC逆变器进行研究,通过分析换相时刻开关管关断电流值与逆变器输出电压电流相位角关系,对其工作频率点进行重构。将系统工作在重构频率点与LLC串联谐振频率点进行对比,优化了匹配电感参数,进而可以在满足相同工作条件的情况下降低设计尺寸;减小了逆变器输出电流的有效值和开关管关断电流,降低了功率器件损耗,从而减少对散热器的需求;减小了逆变器输出电压电流相位角,降低无功损耗,提高了系统效率;提高了电流增益,满足加热线圈相同的输出功率需求。然后,采用了可以保持重构工作频率点优势的移相调功策略,实现电源不同功率输出的目的,并设计了一款适合本文所选功率开关管的驱动电路。最后,通过仿真和小功率实验验证本文重构工作频率点的正确性,同时与系统工作在LLC串联谐振频率点进行对比,验证本文重构工作频率点的优势。

关键词：感应钎焊便携性 LLC网络重构工作频率点

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基于负载辨识的感应加热电源控制系统研究

基于负载辨识的感应加热电源控制系统研究

作者：郑英超西安理工大学

学位级别：硕士

感应加热技术相比于传统的明火加热、电阻加热等方式,具有高效、快速、节能环保等优点,因此被广泛用于工业熔炼、淬火、家用电磁炉等场合。感应加热电源控制系统作为感应加热电源的核心组成部分,具有十分重要的研究价值。在工业熔炼中,... 详细信息

感应加热技术相比于传统的明火加热、电阻加热等方式,具有高效、快速、节能环保等优点,因此被广泛用于工业熔炼、淬火、家用电磁炉等场合。感应加热电源控制系统作为感应加热电源的核心组成部分,具有十分重要的研究价值。在工业熔炼中,需要将炉料温度加热到居里点温度以上,感应加热电源的负载参数会随着加热过程不断变化,尤其是在居里点温度附近,负载磁导率会发生突变,导致负载参数突变,破坏电源工作条件,严重影响加热效果,甚至损坏电源。同时受到电磁感应、集肤效应以及介质特性等因素的影响,负载参数变化规律复杂,运行时很难对负载参数进行实时检测,使得感应加热电源的运行控制和负载匹配具有很大的难度。针对上述问题,本文研究了基于负载辨识的感应加热电源控制系统,通过在线辨识的方式获取负载等效电阻和等效电感参数,进行实时频率跟踪和功率控制,保证感应加热电源能够安全高效运行。本文首先对感应加热电源的负载特性进行分析,通过建立负载数学模型,采用限定记忆的递推最小二乘法对负载进行在线辨识,从而获取负载等效电感和等效电阻的实时值。基于负载辨识结果,结合工业熔炼电源系统结构,设计了相应的控制系统,实现对感应加热电源的实时频率跟踪和功率控制,使电源工作在安全高效的加热状态。然后,通过在Matlab/Simulink中分别搭建了负载辨识仿真模型和控制系统仿真模型,验证了负载辨识准确性以及控制系统的可行性。最后,搭建了感应加热电源控制系统小功率实验平台,通过对实验结果进行分析,验证了本文所研究的控制系统的正确性。

关键词：感应加热负载辨识递推最小二乘法控制系统

基于TMS320F2812的数字控制感应加热电源研究

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基于TMS320F2812的数字控制感应加热电源研究

作者：李江西安理工大学

学位级别：硕士

随着感应加热电源对自动化控制程度及可靠性要求的提高,感应加热电源正向智能化与数字化控制的方向发展。DSP具有高速的数字处理能力及丰富的外设功能,使得一些先进的控制策略能够应用实践,研究基于DSP的数字控制感应加热电源,可使产品... 详细信息

随着感应加热电源对自动化控制程度及可靠性要求的提高,感应加热电源正向智能化与数字化控制的方向发展。DSP具有高速的数字处理能力及丰富的外设功能,使得一些先进的控制策略能够应用实践,研究基于DSP的数字控制感应加热电源,可使产品具有更加优良的稳定性及控制的实时性,并且具有简单灵活的特点。本文在分析比较感应加热电源主电路结构及控制方案的基础上,确立了串联谐振式感应加热电源的系统结构,整流侧采用不控整流方式,逆变侧采用单相全桥逆变结构及移相PWM控制。研究了串联谐振负载特性、移相PWM调功特性及逆变器工作状态,建立了系统的MATLAB仿真模型,并给出了实验参考数据。在研究数字锁相环与移相PWM算法的基础上,设计了基于DSP的感应加热电源移相PWM控制算法,该算法使得数字锁相环与移相PWM发生有效结合,配合少量外围电路,便可实现感应加热电源的频率跟踪与移相调功。进一步研究了基于DSP实现的感应加热电源的闭环控制。对于电源工作时的相位同步及启动问题,也通过DSP给予了解决。最后,设计了基于TMS320F2812的串联谐振式感应加热电源,包括其硬件部分与软件部分,依据设计内容创建了实验平台,进行了实验与调试。实验结果验证了控制系统设计的正确性与可行性,为感应加热电源进一步的数字化研究打下了良好基础。

关键词：感应加热数字锁相环移相PWM DSP

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用于汽车轻量化的铝合金的感应加热电源研究

用于汽车轻量化的铝合金的感应加热电源研究

作者：郝达西安理工大学

学位级别：硕士

随着汽车工业的快速发展,全球汽车生产量和保有量都急剧增加,能源危机及环境污染的问题也更加严重。而在坚持绿色可持续发展战略的大环境下,汽车工业要想继续健康快速的发展,就必须直面能源短缺和排放污染这两个问题。汽车轻量化就是可... 详细信息

随着汽车工业的快速发展,全球汽车生产量和保有量都急剧增加,能源危机及环境污染的问题也更加严重。而在坚持绿色可持续发展战略的大环境下,汽车工业要想继续健康快速的发展,就必须直面能源短缺和排放污染这两个问题。汽车轻量化就是可行的重要措施之一。铝合金因为具有比重小、比强度高、良好的成形性且易于回收再生等一系列优良的特性,被越来越多的汽车制造商用以实现汽车轻量化。但铝合金存在常温成形性差、冲压成形易破裂等问题,需要通过温成形技术予以解决。感应加热具有加热温度高、效率高、温度易控制等优点,非常适合于铝合金的加热。在使用铝合金制作汽车覆盖件的场合中,要求感应加热电源能够实现高频及大功率两个方面的要求。本文针对高频大功率这两个要求,将两种倍频电路的优点相结合并加入LLC三阶谐振槽路,从而得到一种倍频电路,通过进一步降低对于单个开关管频率方面的要求,提高开关管可达到的功率等级,且减少了达到目标工作频率所需并联开关管的数量。同时,由于使用了具有负载匹配能力的三阶谐振槽路,得以省去变压器,减小了感应加热电源的体积。本文首先分析了所得出的倍频电路的工作模态,然后推导出电路的相关公式并分析了电路在参数变化时的工作特性,根据铝合金在加热过程中的实际情况给出了铝合金感应加热参数的选取方法,随后根据理论分析设计参数并在PSIM中进行仿真验证,最后搭建实验平台,验证了其参数的合理性及倍频功能。

关键词：感应加热倍频 LLC 大功率

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双输出感应加热电源耦合特性研究

双输出感应加热电源耦合特性研究

作者：李韩西安理工大学

学位级别：硕士

铝合金作为工业应用极其广泛的有色金属材料,具有密度小,强度高,可塑性好,导电导热性强等优点,已普遍应用于航空航天、汽车、机械制造、船舶等领域。随着国家产业结构升级,行业对铝合金型材质量提出了更高的要求。感应加热凭借加热速度... 详细信息

铝合金作为工业应用极其广泛的有色金属材料,具有密度小,强度高,可塑性好,导电导热性强等优点,已普遍应用于航空航天、汽车、机械制造、船舶等领域。随着国家产业结构升级,行业对铝合金型材质量提出了更高的要求。感应加热凭借加热速度快、效率高、节能环保等优点已成为铝合金加热的必然选择。在挤压成型工艺中,由于高速挤压时铝合金锭内存在复杂的热量交换,导致型材出口处温度升高,严重影响产品质量。因此,通常采用双线圈进行梯度加热,以抵消挤压过程中的热量差。然而双线圈加热时,由于线圈之间磁场的交叉耦合,引起输出功率的耦合,从而影响工件梯度加热效果及逆变器安全运行。本文主要针对双线圈加热时的线圈磁场耦合问题进行研究,最终借助解耦控制方法实现线圈磁场耦合的抑制及输出功率的调节。首先针对双线圈磁场耦合现象对工件加热及逆变器的影响进行了详细分析,并总结出影响线圈耦合功率的主要因素,然后,基于三桥臂的双输出感应加热电源,为了保证负载线圈电流同频同相,本文决定采用脉冲密度调功的策略完成功率调节并减小线圈磁场耦合影响。其次利用Maxwell和ANSYS Worbench软件对不同线圈铝合金加热的磁场分布特性和梯度加热效果进行仿真对比,验证了双线圈梯度加热的优良特性。最后对该拓扑进行参数设计,并在PSIM中进行仿真;搭建了小功率双输出感应加热电源样机,通过对比实验印证了理论推导的合理性。

关键词：铝合金梯度加热磁场耦合脉冲密度调功

微型风力发电系统中DC/DC变换器的调制策略研究

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微型风力发电系统中DC/DC变换器的调制策略研究

作者：王锐利西安理工大学

学位级别：硕士

随着风力发电的快速发展,应用于城市、家庭等场合的微型风力发电并网系统将成为一大发展趋势。然而由于受天气的影响,微型风机的输出电压范围较宽,为了给后级变换器提供稳定的直流母线电压,需要在风机与后级变换器之间加入一级DC/DC变... 详细信息

随着风力发电的快速发展,应用于城市、家庭等场合的微型风力发电并网系统将成为一大发展趋势。然而由于受天气的影响,微型风机的输出电压范围较宽,为了给后级变换器提供稳定的直流母线电压,需要在风机与后级变换器之间加入一级DC/DC变换器。因此研究适用于微型风力发电系统中宽输入范围的DC/DC变换器具有实际意义。由于LLC谐振变换器具有很好的调压特性,并且可以实现软开关,因此成为谐振变换器中应用广泛的结构之一。但是当输入电压变化范围比较宽时,采用传统的变频调制策略会出现变换器的工作频率变化范围比较宽等问题,本文基于LLC型DC/DC变换器,研究了一种改进型变频和不对称PWM相结合的变模式混合调制策略,当输入电压小于切换电压时,采用变频调制策略实现升压;当输入电压大于切换电压时,采用不对称PWM策略实现降压。本文详细阐述了LLC型DC/DC变换器分别工作在变频和不对称PWM两种不同调制策略下的电路原理和工作状态。建立了不同策略时变换器的基波等效模型,深入分析了电路的电压增益特性、输入阻抗特性以及软开关特性,并探讨了变换器工作在混合调制策略时谐振网络参数的影响,同时给出电路设计方案和参数设计。为验证方案的合理性,本文在MATLAB/Simulink环境中建立了LLC型DC/DC变换器的闭环仿真模型,并建立了以DSP为核心的硬件实验平台。根据仿真和实验结果得出,在该混合调制策略下,LLC型DC/DC变换器可以实现宽输入电压范围内的输出稳压,并且工作频率变化范围较窄,同时实现了原边开关管的零电压开通以及副边整流二极管的零电流关断。

关键词：宽输入电压 LLC 混合调制策略变频不对称PWM