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多单元开关电感/开关电容有源网络变换器 被引量:76
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作者 王挺 汤雨 +1 位作者 何耀华 付东进 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期832-838,共7页
高增益DC/DC变换器被广泛的应用于绿色能源发电、不间断电源(uninterrupted power supply,UPS)等工业场合。讨论常见高增益电路中开关电感、开关电容单元各自的优缺点,对有源网络升压变换器及传统Boost电路进行一系列性能对比,并在这些... 高增益DC/DC变换器被广泛的应用于绿色能源发电、不间断电源(uninterrupted power supply,UPS)等工业场合。讨论常见高增益电路中开关电感、开关电容单元各自的优缺点,对有源网络升压变换器及传统Boost电路进行一系列性能对比,并在这些基础上衍生出多单元开关电感/开关电容有源网络升压变换器。该变换器结合了开关电感、开关电容单元以及有源网络结构各自的优点,与现有的高增益变换器相比,此变换器升压能力更高,功率器件电压/电流应力更小。在理论研究的基础上,实验结果验证了多单元开关电感/开关电容有源网络升压变换器的优点。 展开更多
关键词 高增益 多单元 有源网络变换器 开关电感 开关电容
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采用开关电容的非隔离型高升压比直流变换器 被引量:63
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作者 吴刚 阮新波 叶志红 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期442-450,共9页
由于光伏、燃料电池一般输出电压较低,而母线电压较高,如果需要并网发电,前级的直流升压变换器要有很高的电压传输比,以实现高效地电能变换。基于基本直流变换器和开关电容变换器各自的优势,提出一种新的组合方式,推导出一系列的高升压... 由于光伏、燃料电池一般输出电压较低,而母线电压较高,如果需要并网发电,前级的直流升压变换器要有很高的电压传输比,以实现高效地电能变换。基于基本直流变换器和开关电容变换器各自的优势,提出一种新的组合方式,推导出一系列的高升压比直流变换器拓扑,其基本思路为:在开关管关断期间,利用电感释放的能量,为多个开关电容进行并联充电,同时用脉宽调制(pulse width modulation,PWM)技术控制各电容的电压;开关管导通时,再将各电容串联起来,为负载供电,以提高变换器的升压比。分析各变换器的工作原理,并计算出各变换器的电压传输比。最后给出采用开关电容的高升压比变换器的详细设计过程以及实验波形,验证理论分析的正确性。 展开更多
关键词 高电压传输比 高效率 开关电容 非隔离型 光伏电池 燃料电池
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具有开关电容的隔离型交错并联Boost变换器 被引量:35
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作者 汪东 赵一 +1 位作者 石健将 何湘宁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第21期14-20,共7页
提出一种具有开关电容的隔离型交错并联Boost变换器。由于开关电容的存在,此变换器的变压器可交替工作在反激与正激模态,从而将部分输出能量存储在开关电容中,因此,这种变换器的功率等级有了一定提高,磁芯的体积可有效减小。开关电容内... 提出一种具有开关电容的隔离型交错并联Boost变换器。由于开关电容的存在,此变换器的变压器可交替工作在反激与正激模态,从而将部分输出能量存储在开关电容中,因此,这种变换器的功率等级有了一定提高,磁芯的体积可有效减小。开关电容内在的倍压能力提高了电路的电压增益,因此降低了变压器的匝比和副边二极管的电压应力。开关电容的充放电平衡使得输出各相之间的电流自动均衡。开关管的非对称连接方式,使得并联运行的2个支路只需要一个有源钳位电路就可吸收2个变压器原边的漏感能量,因此,主开关管和钳位管都实现了零电压开通和零电压关断。由于二极管的电流下降率受到变压器漏感的限制,因此反向恢复问题得到抑制。一台1kW48V/380V的实验样机的实验结果验证了理论分析的有效性。 展开更多
关键词 交错并联DC/DC变换器 开关电容 零电压转换 自动均流
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基于双层准谐振开关电容的锂电池组均衡方法 被引量:31
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作者 李泉 周云山 +1 位作者 王建德 傅兵 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第21期9-15,共7页
电动汽车用动力锂电池组一般采用多个电池单体串并联的结构,由于电池单体本身的不一致性,需要在电池组充、放电过程中进行能量的均衡控制。采用双层准谐振开关电容的均衡方法进行串联电池组的能量主动均衡,通过对常规双层开关电容均衡... 电动汽车用动力锂电池组一般采用多个电池单体串并联的结构,由于电池单体本身的不一致性,需要在电池组充、放电过程中进行能量的均衡控制。采用双层准谐振开关电容的均衡方法进行串联电池组的能量主动均衡,通过对常规双层开关电容均衡方法的改进,利用准谐振软开关实现开关的零电流导通和截止。仿真及实验结果验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 锂电池 主动均衡 开关电容 准谐振
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基于开关电容网络的DC-DC变换器 被引量:29
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作者 侯世英 陈剑飞 +2 位作者 孙韬 王俪蓉 王玉峰 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第10期90-97,共8页
在现有的DC-DC变换器中,Buck、Boost及双向变换器的升降压能力有限,在一定程度上限制了其适用范围。本文提出一种升压型开关电容网络和一种降压型开关电容网络,并在此基础上推演出一系列DC-DC变换器:单级升压变换器、单级降压变换器、... 在现有的DC-DC变换器中,Buck、Boost及双向变换器的升降压能力有限,在一定程度上限制了其适用范围。本文提出一种升压型开关电容网络和一种降压型开关电容网络,并在此基础上推演出一系列DC-DC变换器:单级升压变换器、单级降压变换器、双向升降压变换器、多输入升压变换器和多级降压变换器。给出了这五类变换器拓扑的推演过程,详细分析了其工作原理,并通过仿真研究证明了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 DC-DC 开关电容 升压 降压
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采用开关电容/开关电感的多电平逆变器拓扑研究综述 被引量:23
6
作者 吴学智 祁静静 +4 位作者 刘京斗 杨安娜 吕格格 赵志刚 张雪芬 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期222-233,共12页
多电平逆变器具有器件应力小、谐波含量少、等效开关频率低等优点,广泛应用于中高压大容量电能变换场合。该文对采用开关电容/开关电感的多电平逆变器进行分析总结,为构造具有器件数量少、电容电压/电感电流自平衡等特点的高性能多电平... 多电平逆变器具有器件应力小、谐波含量少、等效开关频率低等优点,广泛应用于中高压大容量电能变换场合。该文对采用开关电容/开关电感的多电平逆变器进行分析总结,为构造具有器件数量少、电容电压/电感电流自平衡等特点的高性能多电平逆变器提供思路。文章首先介绍开关电容、开关电感基本单元的构成形式和工作原理,分别从直流侧和交流侧举出开关电容/电感与多电平结合的例子。根据电容/电感、串联/并联等对偶性,从可充当独立电压源的开关电容基本单元出发给出可充当独立电流源的开关电感基本单元,实现了对现有电流源型拓扑的优化。最后给出替代组合、对偶推广等构造新多电平拓扑的方法,并指出开关电容/电感谐振单元实现谐振软开关的思路。 展开更多
关键词 多电平 逆变器 开关电容 开关电感 软开关
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基于开关电容和耦合电感的交错并联型高电压增益双向DC-DC变换器 被引量:23
7
作者 薛利坤 王萍 +2 位作者 王议锋 闫海云 张启亮 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第24期181-187,194,共8页
提出一种基于开关电容和耦合电感的交错并联型高电压增益双向DC-DC变换器。通过并联通道数的增加,使得变换器具有更高的电压增益、更大的输出功率和更小的器件电压/电流应力。通过引入耦合电感,不仅降低了通道内电流纹波,同时可使各通... 提出一种基于开关电容和耦合电感的交错并联型高电压增益双向DC-DC变换器。通过并联通道数的增加,使得变换器具有更高的电压增益、更大的输出功率和更小的器件电压/电流应力。通过引入耦合电感,不仅降低了通道内电流纹波,同时可使各通道的电感量最小,进一步提升变换器的效率和功率密度。而且,较小的电感量可加快开关电容自动均流速度,仅需简单的控制方法,有利于提高电路的可靠性和实用性。制作了一台500W样机,以验证该拓扑和理论分析的有效性。 展开更多
关键词 双向DC-DC变换器 储能 开关电容 耦合电感 交错并联 高电压增益
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一种带三绕组耦合电感的级联型高增益功率变换器 被引量:23
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作者 吴琨 钱挺 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第20期124-132,共9页
提出一种带三绕组耦合电感的级联型高增益功率变换器。采用三绕组耦合电感、开关电容技术和级联结构,该变换器可实现更高电压增益。变换器的输入电感可有效降低输入电流纹波,从而减小输入电源应力。此外,耦合电感的漏感能量由输出端回... 提出一种带三绕组耦合电感的级联型高增益功率变换器。采用三绕组耦合电感、开关电容技术和级联结构,该变换器可实现更高电压增益。变换器的输入电感可有效降低输入电流纹波,从而减小输入电源应力。此外,耦合电感的漏感能量由输出端回收利用,提升效率的同时,能够抑制开关管的电压尖峰,降低其电压应力。详细分析带三绕组耦合电感的级联型高增益功率变换器的工作原理,以及连续导通模式下变换器的稳态性能。最后搭建一台30V输入、380V/0.3A输出的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 高增益变换器 耦合电感 级联 开关电容
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基于开关电容的软开关高电压增益DC-DC变换器 被引量:21
9
作者 雷浩东 郝瑞祥 +1 位作者 游小杰 项鹏飞 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期2821-2830,共10页
提出一种基于开关电容的具有高电压增益和软开关特性的DC-DC变换器拓扑。该拓扑能够在非极端占空比条件下实现高电压增益,并具有类似于传统Boost变换器的PWM电压调节能力。通过谐振软开关技术,实现所有开关管的零电压开通和所有二极管... 提出一种基于开关电容的具有高电压增益和软开关特性的DC-DC变换器拓扑。该拓扑能够在非极端占空比条件下实现高电压增益,并具有类似于传统Boost变换器的PWM电压调节能力。通过谐振软开关技术,实现所有开关管的零电压开通和所有二极管的零电流关断,有利于提高变换器的效率和功率密度。变换器中开关管和二极管承受的电压应力低,允许选择低电压等级、低导通电阻的器件。详细分析变换器拓扑的基本工作原理,对变换器电压增益特性和软开关实现条件等稳态工作特性进行研究。最后,搭建一台输入25~40V、输出400V/1k W的实验样机,对理论分析进行实验验证。 展开更多
关键词 开关电容 高电压增益 谐振电感 软开关 DC-DC变换器
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一种改进型交错并联高增益Boost变换器 被引量:19
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作者 荣德生 段志田 《电源学报》 CSCD 2017年第5期16-24,共9页
传统Boost变换器存在电压增益低、开关器件电压应力高和电感电流纹波大等问题,为了解决这些问题,设计一种具有开关电容/电感的改进型交错并联高增益Boost变换器。该变换器用两个开关电容/电感分别代替储能电感L_1、L_2,并对开关电感进... 传统Boost变换器存在电压增益低、开关器件电压应力高和电感电流纹波大等问题,为了解决这些问题,设计一种具有开关电容/电感的改进型交错并联高增益Boost变换器。该变换器用两个开关电容/电感分别代替储能电感L_1、L_2,并对开关电感进行耦合集成;再加入一个电容C_3,既可提高电压增益又能降低开关管电压应力;分析了变换器的工作原理,推导了电压增益公式;分析了开关管电压应力和电感电流纹波,给出了耦合电感设计方案。理论分析和实验表明该变换器具有以下优点:电压增益提高,尤其在占空比D>0.5时,是传统Boost变换器的4倍;对电感的耦合集成不仅减小了磁件体积,降低磁元件损耗,而且使电感电流纹波减小近一半;开关管电压应力减小,在占空比D>0.5时,开关管的电压应力是输出电压的一半。 展开更多
关键词 开关电容 开关电感 耦合集成 交错并联Boost变换器
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基于混沌的高速真随机数发生器的设计与实现 被引量:11
11
作者 俞俊 沈海斌 严晓浪 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期1013-1018,共6页
选取分段线性的混沌表达式来设计真随机数发生器 ,具体分析了表达式中参数对迭代产生的序列的影响 ,并给出了最佳的参数选择范围 .真随机数发生器由模拟电路实现 ,整个电路由八级结构相同的子电路和一级抗饱和电路构成 .每级子电路都由... 选取分段线性的混沌表达式来设计真随机数发生器 ,具体分析了表达式中参数对迭代产生的序列的影响 ,并给出了最佳的参数选择范围 .真随机数发生器由模拟电路实现 ,整个电路由八级结构相同的子电路和一级抗饱和电路构成 .每级子电路都由运算电路和采样 /保持电路两部分组成 ,同时 ,分析了它们的工作过程和仿真结果 .介绍了如何在开关电容电路中消除电荷注入对电路的影响 .所设计的真随机数发生器芯片采用 TSMC的 0 .2 5 μm,mixed signal的工艺进行流片 ,芯片面积为 2 .34m m2 。 展开更多
关键词 随机数发生器 混沌 开关电容 电荷注入
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基于开关电容技术的信号跟踪滤波方法及其在转子动平衡中的应用 被引量:13
12
作者 陶利民 李岳 温熙森 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期427-430,共4页
为了满足转速波动时高精度动平衡测试的需求,精确、快速地分离出不平衡响应中的同频振动分量,利用开关和电容可等效为电阻的原理,导出了开关电容跟踪滤波方法,研制了一种新的开关电容模拟窄带跟踪滤波器,并对滤波器主要性能指标进行了... 为了满足转速波动时高精度动平衡测试的需求,精确、快速地分离出不平衡响应中的同频振动分量,利用开关和电容可等效为电阻的原理,导出了开关电容跟踪滤波方法,研制了一种新的开关电容模拟窄带跟踪滤波器,并对滤波器主要性能指标进行了测试与应用验证。试验结果表明:开关电容窄带跟踪滤波器有良好的跟踪特性,其中心频率由开关控制脉冲频率确定,是一种恒品质因素和恒定幅值增益的带通滤波器,具有良好的线性度。 展开更多
关键词 转子 动平衡 窄带跟踪滤波 开关电容
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基于开关电容网络组的双输入升压变换器 被引量:16
13
作者 陈剑飞 侯世英 +1 位作者 孙韬 毕晓辉 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第15期118-126,共9页
在新能源联合发电系统中,现有的多输入直流变换器不能很好地满足其对供电方式、高增益、小纹波、低器件应力及高效率等工作性能的要求。基于此,给出了基于开关电容网络组的两种新型双输入升压变换器拓扑,即并联型双输入升压变换器和串... 在新能源联合发电系统中,现有的多输入直流变换器不能很好地满足其对供电方式、高增益、小纹波、低器件应力及高效率等工作性能的要求。基于此,给出了基于开关电容网络组的两种新型双输入升压变换器拓扑,即并联型双输入升压变换器和串联型双输入升压变换器,对其工作原理及工作性能进行了详细分析,并通过实验研究验证了这两种电路拓扑的正确性与可行性。 展开更多
关键词 开关电容 双输入 升压 并联型 串联型
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基于耦合电感的对称式交错并联低输入电流纹波高增益DC-DC变换器 被引量:15
14
作者 丁杰 高双 +1 位作者 赵世伟 尹华杰 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期1507-1515,共9页
针对高电压增益、大功率应用场景,提出一种基于耦合电感的对称式交错并联DC-DC变换器。该电路拓扑结合了交错并联与耦合电感的优势,一方面扩大了变换器的容量,降低了输入电流纹波;另一方面可以利用耦合电感的匝比来调节电压增益,提高了... 针对高电压增益、大功率应用场景,提出一种基于耦合电感的对称式交错并联DC-DC变换器。该电路拓扑结合了交错并联与耦合电感的优势,一方面扩大了变换器的容量,降低了输入电流纹波;另一方面可以利用耦合电感的匝比来调节电压增益,提高了变换器的灵活性。由于两相电路耦合在一起,且完全对称,可以实现自动均流,因此,不存在功率失衡问题。通过集成开关电容单元(SCU),并将其扩展至n个,进一步提高了电压增益,避免了耦合电感匝比过高的问题,同时还降低了功率器件的电压应力,因此,可以采用低电压等级、高性能的半导体器件来提高变换器的工作效率。分析该变换器的工作原理、稳态性能,并制作一台额定功率为1kW的样机,实测变换器的最高效率为97.34%,满载时(1kW)效率为94.64%。实验结果验证了理论分析的正确性,以及所提变换器的可行性。 展开更多
关键词 高增益 交错并联 耦合电感 低输入电流纹波 开关电容
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基于耦合电感的新型高增益软开关直流变换器 被引量:15
15
作者 屈克庆 冯苗苗 赵晋斌 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第8期25-32,共8页
针对升压直流变换器的高增益问题,以一种带有泵升电容的Boost变换器为基础,提出一种基于耦合电感的新型高增益软开关直流变换器。讨论该变换器的工作原理、性能对比分析、关键参数设计,并且通过仿真验证了理论分析的正确性。该变换器通... 针对升压直流变换器的高增益问题,以一种带有泵升电容的Boost变换器为基础,提出一种基于耦合电感的新型高增益软开关直流变换器。讨论该变换器的工作原理、性能对比分析、关键参数设计,并且通过仿真验证了理论分析的正确性。该变换器通过引入耦合电感和倍压电容不仅拓展了调控电压增益的自由度,突破了仅由占空比来提升电压的局限,还减小了输出二极管的电压应力,且耦合电感中的漏感缓解了二极管反向恢复问题。利用有源钳位的方法减小了开关两端的应力,并使所有开关管实现软开通,使电路损耗得以降低。 展开更多
关键词 升压变换器 高增益 耦合电感 有源钳位 倍压电容 零电压开关
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一种开关电容和二极管钳位组合的多电平拓扑 被引量:13
16
作者 韩云龙 赵菁 +1 位作者 程隽 何湘宁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期49-54,共6页
传统的二极管钳位型多电平拓扑存在直流母线电容电压不平衡的问题。提出一种开关电容和二极管钳位组合式的多电平拓扑,介绍了其结构组成和工作原理。该拓扑将开关电容电路和二极管钳位电路有机地结合起来,充分利用两部分电路的工作特点... 传统的二极管钳位型多电平拓扑存在直流母线电容电压不平衡的问题。提出一种开关电容和二极管钳位组合式的多电平拓扑,介绍了其结构组成和工作原理。该拓扑将开关电容电路和二极管钳位电路有机地结合起来,充分利用两部分电路的工作特点,不但具有平衡直流母线电容电压的功能,而且可以用多种升压方式实现升压输出,同时使用的元器件数量较少。最后通过一个五电平电路的仿真和实验验证了本拓扑的有效性。 展开更多
关键词 多电平 开关电容 二极管钳位 电压平衡 升压
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一种混合开关电感和开关电容的高增益DC/DC变换器 被引量:14
17
作者 刘明杰 陈艳峰 +1 位作者 张波 丘东元 《电源学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期85-93,共9页
针对传统Z源DC/DC变换器存在的输入电流不连续、输出电压增益不够高和功率器件电压应力较高等不足,利用开关电感和开关电容技术,提出了一种混合开关高增益DC/DC变换器。该变换器主电路中只用到1个储能电容,结构简单,与现有典型的高增益... 针对传统Z源DC/DC变换器存在的输入电流不连续、输出电压增益不够高和功率器件电压应力较高等不足,利用开关电感和开关电容技术,提出了一种混合开关高增益DC/DC变换器。该变换器主电路中只用到1个储能电容,结构简单,与现有典型的高增益阻抗源DC/DC变换器相比,所提出的混合开关电感和开关电容的DC/DC变换器可以实现更高的输出电压增益,同时电容和开关器件的电压应力较低。详细分析了所提变换器的工作原理,通过在实验室中所建立的输入电压16~40 V、输出电压26~107 V和输出功率7~114 W的原型验证了其性能。 展开更多
关键词 开关电感 开关电容 电压应力 高增益 DC/DC变换器
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基于开关电容的自动跟踪滤波器的设计及研究 被引量:11
18
作者 陈怀超 丛培田 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2003年第10期38-39,共2页
介绍了一种开关电容式自动跟踪滤波器。这种跟踪滤波器以状态变量滤波器为基础,通过锁相倍频器和开关电容实现滤波器的中心频率与控制频率相等。该滤波器不仅能在跟踪滤波的同时放大同频信号,而且还具有处理速度快、整体结构简单等优点... 介绍了一种开关电容式自动跟踪滤波器。这种跟踪滤波器以状态变量滤波器为基础,通过锁相倍频器和开关电容实现滤波器的中心频率与控制频率相等。该滤波器不仅能在跟踪滤波的同时放大同频信号,而且还具有处理速度快、整体结构简单等优点。此外,还给出了具体电路的参数和试验测试结果。 展开更多
关键词 自动跟踪滤波器 锁相环倍频器 开关电容 设计
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高速二阶Σ-ΔA/D调制器的设计 被引量:5
19
作者 陈旋 庄奕琪 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2003年第8期167-170,共4页
文章对二阶Σ-ΔA/D调制器的原理、系统性能及稳定性进行了分析,给出噪声传递函数和信噪比。并根据实际的器件参数和设计准则,应用CMOS开关电容和高速模拟电路技术,用0.6μm工艺实现了一个高速二阶Σ-Δ调制器。
关键词 高速二阶∑-△A/D调制器 设计 A/D转换器 CMOS数字电路 模拟信号
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适用于中高压直流电网的开关电容接入式直流变压器 被引量:12
20
作者 李建国 赵彪 +1 位作者 宋强 刘文华 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期817-825,共9页
提出一种适用于中高压直流电网的开关电容接入式直流变压器方案,当一次和二次侧的直流电压比与高频变压器的电压比不匹配时,通过加入一次侧全桥的直通状态,可以实现高频链环节的电压匹配,从而减少开关器件的电流应力和提高系统的效率。... 提出一种适用于中高压直流电网的开关电容接入式直流变压器方案,当一次和二次侧的直流电压比与高频变压器的电压比不匹配时,通过加入一次侧全桥的直通状态,可以实现高频链环节的电压匹配,从而减少开关器件的电流应力和提高系统的效率。当发生直流侧短路故障时,可以实现直流开关功能,快速切除故障并能快速恢复运行,提高了系统的可靠性。当发生内部的子模块故障时,可以实现冗余运行,进一步提高了系统的可靠性。对其电压电流特性、导通行为、控制和故障处理策略以及参数设计等进行分析,在此基础上,通过实际物理实验验证了所提拓扑的正确性和实用性。 展开更多
关键词 中高压直流电网系统 直流变压器 开关电容 电压匹配 冗余运行 直流开关
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