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共用电平产生级的串并联型包络线跟踪电源

共用电平产生级的串并联型包络线跟踪电源

作者：周鹏南京航空航天大学

学位级别：硕士

现代移动通信系统广泛采用高频谱利用率的数字调制方式,其射频(Radio Frequency,RF)信号具有较大的功率峰均比。为了提高系统的线性度,通信基站需采用线性功率放大器(Linear Power Amplifier,LPA)对RF信号进行放大。包络线跟踪技术(Enve... 详细信息

现代移动通信系统广泛采用高频谱利用率的数字调制方式,其射频(Radio Frequency,RF)信号具有较大的功率峰均比。为了提高系统的线性度,通信基站需采用线性功率放大器(Linear Power Amplifier,LPA)对RF信号进行放大。包络线跟踪技术(Envelope Tracking,ET)通过调节LPA的供电电压使其工作在临界饱和状态,可大幅提升LPA的效率。ET电源是ET技术的核心,其中由开关变换器和线性放大器构成的开关线性复合(Switch-Linear Hybrid,SLH)ET电源同时具有高效率以及高带宽的优点,具有广阔的应用前景。本文针对串并联型SLH ET电源,研究减小AB类线性放大器下管损耗的方法。串并联型SLH ET电源主要由三部分组成,分别为工作在电压源形式的开关变换器(Voltage-controlled Switched-mode Converter,VSC)、工作在电流源形式的开关变换器和工作在电压源形式的线性放大器(Voltage-controlled Linear Amplifier,VLA),其中VLA可采用AB类线性放大器以尽可能减小其输出电流。AB类VLA具有两个功率管,其上管承受的电压可由采用多电平变换器实现的VSC大幅减小,但下管承受的电压为负载电压,损耗较大。为此,本文提出让AB类线性放大器的下管与另一组多电平变换器VSC相串联,以减小下管承受的电压,从而减小其损耗。多电平变换器由电平产生级和电平选通级构成。为了降低系统复杂度,本文提出让两个VSC共用一套电平产生级,并采用双向变换器构成该电平产生级以实现能量的双向传递。两套电平选通级彼此独立,分别控制两个VSC的输出电压拟合负载电压。受到采样电路带宽的限制,CSC的输出电流在高带宽场合难以准确跟踪负载电流。为此,本文采用滞环电流预测控制,以理论计算值代替采样,从而实现对高频电流的控制。为了对多电平变换器的电平数和电平值进行优化选取,本文建立了ET电源的整体损耗模型,并基于该模型给出了设计实例。由于AB类VLA的上下功率管互补导通,本文给出了电平选通级控制策略的优化方法,以降低两个VSC的等效开关频率。为验证所提ET电源电路拓扑和控制方法的有效性,在实验室研制了一台原理样机,其跟踪带宽为10MHz,输出电压为9.6V～26.4V,峰值输出功率为46W。进一步地,在实验室搭建了一套完整的ET系统,实验结果验证了所提ET电源可以提升LPA及ET系统的效率。

关键词：移动通信包络线跟踪电源开关线性复合串并联架构线性放大器多电平变换器

考虑运算放大器带宽限制包络线跟踪电源的前馈控制策略

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电工技术学报 2014年第4期29卷 142-151页

作者：郗焕金茜阮新波南京航空航天大学航空科技重点实验室南京210006

为提高3G通信中功率放大器供电电源的效率,本文提出多电平开关切换结构与线性电源串联构成ET电源的方案。该方案可以使电路中选通开关的开关频率等于参考信号的频率。与其他现有方法相比,其可以用同样的开关频率获得更高的跟踪带宽。针... 详细信息

为提高3G通信中功率放大器供电电源的效率,本文提出多电平开关切换结构与线性电源串联构成ET电源的方案。该方案可以使电路中选通开关的开关频率等于参考信号的频率。与其他现有方法相比,其可以用同样的开关频率获得更高的跟踪带宽。针对包络线跟踪电源基本控制策略中闭环无法有效抑制扰动电压影响的问题,本文提出了阶梯波电压前馈的控制策略。为克服运算放大器线性放大能力受其带宽限制的影响,本文提出级联运算放大器的频率补偿方法以扩展等效级联带宽,保证前馈控制策略相对低频部分的实现;提出输出电压高频尖峰抑制方法以匹配阶梯波电压到输出电压间两条通路的传递函数,消除阶梯波电压中高频分量对输出电压的影响。本文以一台跟踪信号为300kHz正弦波,输出电压为10~32V,峰值功率为50W的原理样机进行实验验证。实验结果表明了本文所提方法的有效性。

关键词： 3G通信功率放大器包络线跟踪高带宽频率补偿

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开关线性复合包络线跟踪电源的全前馈方法

电工技术学报 2013年第8期28卷 135-141页

作者：郗焕金茜阮新波熊小玲南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室南京210016

为提高现代无线通信系统中功率放大器的供电效率，本文采用AB型线性放大器和同步整流的Buck变换器并联构成包络线跟踪电源。其中线性放大器以电压型输出，跟踪参考信号的电压波形；Buck变换器以电流型输出，提供绝大部分的负载功率。为... 详细信息

为提高现代无线通信系统中功率放大器的供电效率，本文采用AB型线性放大器和同步整流的Buck变换器并联构成包络线跟踪电源。其中线性放大器以电压型输出，跟踪参考信号的电压波形；Buck变换器以电流型输出，提供绝大部分的负载功率。为消除输出电压对线性放大器输出电流的影响，本文提出采用输出电压全前馈方法，该方法包含两个前馈项，分别用来抵消线性放大器的两个负载导纳，从而从本质上减小线性放大器的输出电流，提高ET电源的效率。为验证提出方法的有效性，本文通过一台跟踪频率为100kHz，输出电压为5～15V正弦波，峰值输出功率为75W的ET电源原理样机进行实验验证。实验结果表明，采用输出电压全前馈方法可以基本消除线性放大器输出电流中的基波成分，大大减小其电流有效值，ET电源的效率得到较大程度的提高。

关键词：功率放大器包络线跟踪开关线性复合结构前馈

采用阶梯波方式的高效开关线性复合包络线跟踪电源

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电工技术学报 2015年第18期30卷 43-51页

作者：金茜阮新波郗焕熊小玲南京航空航天大学自动化学院航空电源重点实验室南京210016

针对开关频率对系统效率的影响和对提高跟踪频率的限制,提出一种采用阶梯波方式的高效SLH ET电源,其优势在于每个开关管在一个跟踪周期内只需动作一次,与相同跟踪带宽下的其他现有方法相比,减小开关频率的同时还可以大幅降低输出电压谐... 详细信息

针对开关频率对系统效率的影响和对提高跟踪频率的限制,提出一种采用阶梯波方式的高效SLH ET电源,其优势在于每个开关管在一个跟踪周期内只需动作一次,与相同跟踪带宽下的其他现有方法相比,减小开关频率的同时还可以大幅降低输出电压谐波,从而提升开关变换器的效率。本文从基波拟合准确度和电压谐波角度详细分析了阶梯电平数及阶差的选择。同时采用输出电压全前馈实现开关变换器输出电流跟踪负载电流,避免线性放大器提供基波电流降低系统效率。最后搭建了一台跟踪频率为300k Hz、输出电压为10-26V的正弦波,峰值输出功率为50W的ET电源原理样机,实验结果验证了理论分析的正确性,效率达到81.3%。同时,与两电平方式进行对比,实验结果表明阶梯波方式不仅能提高系统效率,还可获得更高跟踪带宽。

关键词：功率放大器包络线跟踪阶梯波方式前馈控制

阶梯拟合结构开关/线性复合包络线跟踪电源研究

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阶梯拟合结构开关/线性复合包络线跟踪电源研究

第七届中国高校电力电子与电力传动学术年会

作者：金茜阮新波南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室

本文以并联型开关/线性复合包络线跟踪（Envelope Tracking,ET）电源的研究为背景,提出了一种阶梯拟合结构变换器与线性放大器并联的ET电源,其好处在于每个开关管在一个跟踪周期内只需动作一次,与其他现有方法相比,用同样的开关频率可... 详细信息

本文以并联型开关/线性复合包络线跟踪（Envelope Tracking,ET）电源的研究为背景,提出了一种阶梯拟合结构变换器与线性放大器并联的ET电源,其好处在于每个开关管在一个跟踪周期内只需动作一次,与其他现有方法相比,用同样的开关频率可获得更高的跟踪带宽。由于阶梯拟合结构中采用了比较电路,抗扰动能力较差,需通过降低环路带宽以抑制环路中的高频噪声影响。而过低的截止频率导致系统在跟踪频率处难以获得足够高的增益,导致线性放大器在提供开关变换器电感纹波电流的同时还必须提供一个较大幅值的基波电流,大大降低了系统效率。因此采用输出电压全前馈的控制策略,来消除输出电压对线性放大器输出电流的影响。本文通过一台跟踪频率为300kHz,输出电压为10V～26V正弦波,峰值输出功率为50W的ET电源原理样机,详细给出了阶梯波电压电平的选取原则、滤波电感和电流调节器的设计过程。实验结果验证了理论分析的正确性。

关键词：功率放大器包络线跟踪阶梯拟合前馈控制

来源： cnki会议评论

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基于递归最小二乘法的电压闪变研究

基于递归最小二乘法的电压闪变研究

作者：陈雪松四川大学

学位级别：硕士

随着我国现代工业技术和国民经济的飞速发展，电能质量已经成为电力系统发、供、用电部门十分关注并且去刻意完善的重要指标。随着我国电力市场化改革的积极推进与逐步形成，电力部门不但要满足用户对电力数量的不断增长的需求，还必须... 详细信息

随着我国现代工业技术和国民经济的飞速发展，电能质量已经成为电力系统发、供、用电部门十分关注并且去刻意完善的重要指标。随着我国电力市场化改革的积极推进与逐步形成，电力部门不但要满足用户对电力数量的不断增长的需求，还必须满足较高电能质量的要求。为了有效提高电能质量，特别是对一些对电压闪变比较敏感的用户负责，我们必须对电压闪变进行分析研究。对电压闪变进行分析，是采取适当措施降低闪变带来影响的前提。因此对电力系统中的电压闪变的包络线与初相角进行实时跟踪就具有重要的理论意义和现实意义。本文提出了一种新的改进递归最小二乘法跟踪闪变包络线和初相角，对电压闪变进行了准确，快速的跟踪。作为常规的处理信号估计的方法，递归最小二乘法具有能够在估计的时候产生相对比较小的误差。该方法采用一种迭代的形式，因为迭代算法只需要在上一次结果的基础上进行进一步的运算，而不需要将数据完全采集完成以后，对所有的数据一起计算，所以此方法相对其他一些非迭代算法上运算量较小。本文克服了常规递归最小二乘法的在跟踪估计两个或者两个以上参数的时候误差比较大的缺点。电压闪变包络线的特点是幅值变换缓慢，是一种低频率的信号。而递归最小二乘方法，正是可以应用到这种低频信号的一种迭代算法，由于该方法是在最小二乘的基础上发展起来的，所以该方法具有估计误差小的特点。但是，常规的最小二乘法由于本身是迭代算法的原因，所以在计算的时候，就会受到收敛性的影响，一般来说，如果一个算法不收敛，那么此算法就根本不能应用到具体实际中去，如果它即使收敛，但是由于收敛速度过慢，那么在实时应用方

关键词：电能质量电压闪变递归最小二乘法遗忘因子包络线跟踪