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一种具有超宽输入功率范围的三路整流电路

南京信息工程大学学报 2024年第2期16卷 173-178页

作者：王清华杨梅杨利霞黄志祥车文荃安徽大学电子信息工程学院合肥230601 华南理工大学电子与信息学院广州510640

本文提出一种具有超宽输入功率范围的三路整流电路.通过在三条整流支路中采用不同阈值电压的二极管,使每条支路对不同输入功率进行高效整流,三条整流支路协同作用,使所提出的整流电路能够在超宽输入功率范围内保持高效率工作;设计并实... 详细信息

本文提出一种具有超宽输入功率范围的三路整流电路.通过在三条整流支路中采用不同阈值电压的二极管,使每条支路对不同输入功率进行高效整流,三条整流支路协同作用,使所提出的整流电路能够在超宽输入功率范围内保持高效率工作;设计并实现了一个工作在2.4 GHz的三支路整流电路,三条整流支路分别实现在-10~11、11~24和24~35 dBm的功率范围内,效率保持在30%以上.测试结果表明:在-6~25 dBm的输入功率范围内,电路的转换效率均可保持在40%以上,最高效率可以达到71.2%.所提出的整流电路对输入功率的灵敏度较低,能够在超宽输入功率范围内实现高效率能量转换,可用于能量收集或动态无线能量传输系统中.

关键词：整流电路宽功率范围三路整流高效率无线能量传输

基于肖特基二极管的紧凑高效型大功率整流电路

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电测与仪表 2024年第3期61卷 206-210页

作者：郭慧霞陈鹏李鹏大连海事大学信息科学技术学院辽宁大连116000

为了解决微波整流电路功率容量低、整流效率低、电路尺寸大的问题,提出了一种结构紧凑、整流效率高、频率在2.45 GHz的大功率微波整流电路。采用4只肖特基二极管桥设计了两路微波整流电路,其结构具有对称性且共用一个匹配网络和谐波抑... 详细信息

为了解决微波整流电路功率容量低、整流效率低、电路尺寸大的问题,提出了一种结构紧凑、整流效率高、频率在2.45 GHz的大功率微波整流电路。采用4只肖特基二极管桥设计了两路微波整流电路,其结构具有对称性且共用一个匹配网络和谐波抑制网络,使得电路在整流效率不下降的条件下提升整流电路的功率容量;采用λg/8终端短路微带线并联于二极管与地之间和在射频分流处添加扇形开路支节来设计谐波抑制网络,使得整流二极管的二次、三次谐波被抑制,省去了输入低通滤波器的设计,达到小型化和整流效率的提高。在ADS软件仿真、优化下制作出实物,实测结果表示输入功率为38 dBm时,整流效率达70%,电路的尺寸为45 mm×65 mm。与其他大功率整流电路相比,该电路具有设计方法简单、电路尺寸小、功率容量大、整流效率高的特点,更适合应用到大功率、高电压供能系统中。

关键词：无线输能整流电路高效率大功率小型化

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整流电路对谐波及零序电流的影响研究

变频器世界 2024年第5期27卷 68-73页

作者：张恩寿昆明电器科学研究所云南省昆明市650221

谐波电流是影响配电系统安全运行的主要因素之一。然而整流电路是主要的谐波源,不同的整流结构产生的谐波电流在大小和次数上均不相同,另外由于整流电路的电流具有脉动的特点,在三相四线系统中容易产生较大的零序电流。文章就三相四线... 详细信息

谐波电流是影响配电系统安全运行的主要因素之一。然而整流电路是主要的谐波源,不同的整流结构产生的谐波电流在大小和次数上均不相同,另外由于整流电路的电流具有脉动的特点,在三相四线系统中容易产生较大的零序电流。文章就三相四线系统针对三路单相整流电路、两路整流电路、单路整流电路及三相全桥整流电路进行仿真研究,结果表明三路单相整流电路在产生谐波电流的同时,还产生很大的零序电流;而三相全桥整流电路仅产生谐波电流,并不会产生零序电流。并于实际配电系统进行测试,实际测试结果与仿真结果一致。

关键词：谐波零序电流整流电路三相四线仿真

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一款面向环境射频能量收集的宽频整流电路

应用科技 2024年

作者：张欣何忠奇闫丽萍刘长军四川大学电子信息学院宜宾四川大学产业技术研究院

整流电路是射频能量回收系统的核心，能够将射频能量转换为直流。但由于整流电路中使用的二极管具有非线性特性，导致整流效率会随频率变化而降低。为解决这一问题，本文提出一种具有宽频带的整流电路，它通过采用与二极管串联的短路线... 详细信息

整流电路是射频能量回收系统的核心，能够将射频能量转换为直流。但由于整流电路中使用的二极管具有非线性特性，导致整流效率会随频率变化而降低。为解决这一问题，本文提出一种具有宽频带的整流电路，它通过采用与二极管串联的短路线、与二极管并联的开路线，以及多级微带线结构来调整阻抗匹配，实现了在宽频带范围内的高转换效率。设计的整流电路在0 dBm的输入功率下，从1.7～2.7 GHz，均达到50%的整流转换效率，最高整流转换效率为63.3%。该宽带整流电路可以运用在无线能量收集系统中。

关键词：射频能量收集整流电路宽频高效率二极管非线性阻抗匹配微带线

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非均功分双路宽动态微波整流电路研究

电力电子技术 2022年第12期56卷 116-119页

作者：彭程叶志浩罗宁昭王泽润海军工程大学电气工程学院湖北武汉430000 国防科技大学信息通信学院湖北武汉430000

通过数学模型分析了基于非均功分双路射频(RF)-DC宽动态整流技术机理。将输入功率按照2:1的比例分配至两个不同的整流支路。其中高功率支路采用HSMS286C二极管并采用倍压整流结构,输入功率从11 dBm至22 dBm共11 dBm动态范围内效率大于5... 详细信息

通过数学模型分析了基于非均功分双路射频(RF)-DC宽动态整流技术机理。将输入功率按照2:1的比例分配至两个不同的整流支路。其中高功率支路采用HSMS286C二极管并采用倍压整流结构,输入功率从11 dBm至22 dBm共11 dBm动态范围内效率大于50%,低功率支路采用单个HSMS2860二极管串联结构,输入功率从4 dBm至13 dBm共9 dBm动态范围内效率大于50%。设计并实现了2:1双路整流电路,输入功率从8 dBm至22 dBm共14 dBm动态范围其整流效率均大于50%,相比于高功率支路展宽了3 dBm,相比于低功率支路其动态范围展宽了5 dBm。实测数据与仿真数据吻合,说明该技术具有可行性。

关键词：整流电路非均功分宽动态

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基于功率路径重构型单相三电平混合整流电路

电力电子技术 2023年第5期57卷 23-25,75页

作者：鲁海鹏刘晓亮陈敏姚生奎国网甘肃省电力公司兰州供电公司甘肃兰州730050

针对目前电动自行车、电动摩托车及充电桩的不断推广,进而对单相及三相整流器的需求日趋扩大,在现有传统H桥整流器基础上提出基于功率路径重构型的单相三电平混合整流电路,一方面,该电路具有H桥和可控三电平两种整流模式,可保证对负载... 详细信息

针对目前电动自行车、电动摩托车及充电桩的不断推广,进而对单相及三相整流器的需求日趋扩大,在现有传统H桥整流器基础上提出基于功率路径重构型的单相三电平混合整流电路,一方面,该电路具有H桥和可控三电平两种整流模式,可保证对负载具有可靠的供电;另一方面,只需要3个开关管即可实现三电平,使得开关控制较为简单,同时,拓扑结构工作模态存在冗余,从另一个角度增加了电路的可靠性。此处主要从工作原理、特性方面进行理论分析,最后,采用交流输入电压220 V,直流输出电压400 V,输出功率300 W的原型机验证理论分析的正确性。

关键词：整流电路功率路径单相三电平

交错并联型Vienna整流电路共模电压特性分析

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电力电子技术 2023年第9期57卷 9-12页

作者：杨赟卢胜利孙勇李新民南京电子技术研究所江苏南京210039

Vienna整流电路共模电压特性分析可以为其电磁干扰(EMI)滤波器设计和共模电流抑制提供基本理论依据。首先分析了共模电压的产生机理,然后基于载波反相正弦脉宽调制(SPWM)策略,通过傅里叶分析等数学解析方法推导了非并联型Vienna电路共... 详细信息

Vienna整流电路共模电压特性分析可以为其电磁干扰(EMI)滤波器设计和共模电流抑制提供基本理论依据。首先分析了共模电压的产生机理,然后基于载波反相正弦脉宽调制(SPWM)策略,通过傅里叶分析等数学解析方法推导了非并联型Vienna电路共模电压的谐波理论计算公式,进一步得到了交错并联型Vienna电路共模电压计算公式,在此基础上,详细分析了共模电压的特征及其影响因素。最后,通过时域仿真和样机验证了所提共模电压分析算法的有效性和准确性,研究方法可推广至其他类似拓扑结构的电力电子变换器。

关键词：整流电路共模电压共模电流

二极管整流电路直流合成技术及高功率晶体管整流电路设计研究

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二极管整流电路直流合成技术及高功率晶体管整流电路设计研究

作者：宋德俊西安电子科技大学

学位级别：硕士

微波无线传能是以微波为载体,通过收发天线传递能量的无线传能方式,相比以电缆作为载体的有线传能方式有着明显优势,在军工和民用方面都有着广泛应用前景。微波无线传能系统的收发天线多采用阵列天线,接收阵列天线会获得多路直流能量,... 详细信息

微波无线传能是以微波为载体,通过收发天线传递能量的无线传能方式,相比以电缆作为载体的有线传能方式有着明显优势,在军工和民用方面都有着广泛应用前景。微波无线传能系统的收发天线多采用阵列天线,接收阵列天线会获得多路直流能量,常采用直流合成方式汇成一路直流能量来为负载供电。然而现有整流电路的等效模型不准确,导致直流合成的效率分析难以精确给出。在整流电路方面,二极管的特性限制了整流电路的功率容量,晶体管由于击穿场强高,在这方面有着巨大优势,但目前晶体管整流电路在高频率的设计较少,在一些高功率场景却有应用需求。针对这些问题,本文从直流合成效率定量分析、直流合成方案设计、大功率晶体管整流电路设计等方面开展了研究,主要工作如下:1.提出了基于等效模型的整流电路直流合成效率特性分析方法。首先建立了一种较为准确的整流电路等效模型,推导了其输出特性表达式;针对表达式的隐函数与指数函数特性,借助人工蜂群算法进行等效模型的参数辨识;引入Lambert W函数对输出表达式进行求解,实现了整流电路串联和并联情况下输出效率特性的定量分析。最后搭建微波无线传能实验平台,测量了整流电路在不同输入功率和不同负载下的实际输出特性,并搭建了等效模型。用提出的效率特性分析方法,对6个整流电路单元的不同串并联方案进行了仿真,仿真结果和实验测试结果有着很好的一致性,验证了该效率特性分析方法的正确性。2.基于等效模型的整流电路阵列直流合成方案优化设计。首先提出了直流合成方案的输出效率、互联损失和带负载能力等评价指标;然后,以整流电路序列、串并联符号、符号运算优先级为优化变量,以最高输出效率为优化目标,建立了直流合成方案的优化模型;最后采用遗传算法对优化模型进行求解,对6、11、36、64和144路整流电路构成的阵列分别进行直流合成方案设计,与简单的并联合成方案对比,不仅提高了直流合成的输出效率,还增强了带负载能力,验证了所提出的直流合成方案优化设计方法的有效性。3.大功率晶体管整流电路的高转换效率设计。根据逆时二元性原理,先设计出高效率晶体管功率放大器,然后据此设计整流电路。首先是工作频率为5.8GHz功率放大器设计,通过分析F类谐波控制网络的原理,给出了带寄生补偿的三阶谐波控制网络的实现方式;通过直流仿真确定静态工作点、Load Pull仿真确定基波阻抗和不同谐波反射系数相位对功率附加效率和输出功率的影响,并根据这些条件设计了F类高效率功率放大器。然后是5.8GHz整流电路设计,通过对功率放大器的栅极匹配网络和栅极偏压进行调谐,使得晶体管本征漏极电压呈现半正弦波,电流呈现方波,得到了高效率的整流电路。当输入功率为40d Bm时,仿真得到整流电路转换效率为70.34%。最后搭建整流电路实验测试平台,对实际加工的整流电路进行测试,整流效率达到64.55%。

关键词：微波无线传能整流电路直流合成效率分析晶体管整流

双PWM变流器飞轮系统母线电压LADRC二次控制策略

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太阳能学报 2024年

作者：魏乐周子宇房方王冰玉华北电力大学控制与计算机工程学院

双PWM变流器飞轮储能系统功率输出突变通常会引起直流母线电压的波动，传统PI控制下母线电压无法快速响应。为此，提出一种基于二阶线性自抗扰控制（LADRC）的飞轮储能系统直流母线电压二次控制策略来应对飞轮储能系统频繁充放电切换带... 详细信息

双PWM变流器飞轮储能系统功率输出突变通常会引起直流母线电压的波动，传统PI控制下母线电压无法快速响应。为此，提出一种基于二阶线性自抗扰控制（LADRC）的飞轮储能系统直流母线电压二次控制策略来应对飞轮储能系统频繁充放电切换带来的母线电压波动问题，其将母线电压及微分值分别视为状态变量，负载功率、参数不确定性等内外干扰视为扩展状态量进行扰动观测器设计。该策略能将工况切换造成电压波动的观测扰动量实时补偿至控制量中，实现扰动补偿。并加入二次控制解决LADRC面对非常值扰动会存在稳态误差的问题，保证飞轮储能系统在充放能切换过程中母线电压具备较好的快速响应和抗干扰性能的同时实现无差控制。最后通过仿真验证了所提策略的有效性。

关键词：飞轮整流电路电压控制线性自抗扰控制二次控制