Buck型变换器的输入电压全补偿前馈控制

为消除由输入电源扰动引起的输出电压工频纹波,改善DC/DC变换器动态性能,根据平均变量建模思想,为电压型PWM控制的Buck型变换器,建立连续导电工作模式(CCM)下统一的平均变量等效电路,分析等效电路并根据不变性原理提出输入电压全补偿前馈控制原理及实现方法。采用该方法的Buck型变换器可完全补偿输入电压扰动,其输出电压对输入电压扰动具备动态不变性。仿真研究结果验证了本文前馈控制原理及实现方法的正确性。     

无交叉影响的V~2控制PCCM SIDO Buck变换器稳定性及瞬态性能分析

为解决电压型控制伪连续导电模式(pseudo continuous conductionmode, PCCM)单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO) Buck变换器输出支路存在交叉影响、负载瞬态响应慢等问题,提出一种输出支路无交叉影响、负载瞬态响应速度快的V~2控制PCCM SIDO Buck变换器技术。首先,阐述V~2控制PCCM SIDO Buck变换器的基本工作过程,建立实际电路参数下V~2控制和电压型控制PCCM SIDO Buck变换器的小信号模型,利用波特图对比分析2种控制方法的负载瞬态性能和交叉影响特性;然后,建立V~2控制PCCM SIDO Buck变换器的采样数据模型,通过对平衡点处的雅克比矩阵及其特征值进行分析,得到电路参数变化时变换器的状态区域分布图,为电路参数的设计提供理论指导;最后,搭建实验平台,并验证所提理论的正确性。理论和实验结果表明,相较于电压型控制,V~2控制PCCM SIDO Buck变换器的输出支路间交叉影响为零,且负载瞬态响应速度更快。     

双向有源全桥DC-DC变换器电流源模式的快速动态响应控制方法

电流源在电池充电系统中有着广泛的应用,而变换器的动态特性是能量转换系统的一个重要指标。该文以双向有源型全桥DC-DC变换器作为研究对象,以单相移控制为例,以提高变换器工作在电流源模式时的动态性能为目标,提出一种基于输入电压前馈的输出电流控制方法。并且分析该方法对电感参数的依赖性以及控制系统的稳定性。最后在基于TMS20F28335控制器的实物试验台上对所提出的基于输入电压前馈的输出电流控制方法和传统输入电压前馈控制进行对比验证。实验结果表明:在输入电压突变时,输出电流基本保持不变,显著的提高了变换器对输入电压变化的动态性能;在负载突变和给定突变时,变换器的响应速度是传统输入电压前馈控制的2倍,并且对电感参数偏差不敏感。     

恒定导通时间电容电流控制Buck变换器研究

由于输出电容电压相位滞后电感电流相位,当输出电容等效串联电阻(ESR)较小时,恒定导通时间V~2(V~2-COT)控制Buck变换器将工作在不稳定状态。针对该问题,提出开关变换器的恒定导通时间电容电流(CC-COT)控制技术,并阐述了其工作原理。通过基于描述函数法建立的小信号模型和Routh-Hurwiz判据,研究CC-COT控制Buck变换器的稳定性。研究结果表明,CC-COT控制技术具有快速瞬态响应速度,且不存在因输出电容ESR较小而引起的不稳定现象。     

基于MC33063的降压式开关电源的设计

通过对Buck型变换器工作于连续导电模式（CCM）和不连续导电模式（DCM）时的情况进行分析,得出输出纹波电压和电感峰值电流的表示式．推导出了Buck变换器在输入电压、负载电阻的整个动态范围内均工作在CCM时的输出纹波电压最大值和电感峰值电流最大值,得出当输入电压为最大值并且负载电阻为最小值时,变换器的输出纹波电压和电感峰值电流均取得最大值;运用MC35065芯片设计降压开关电源,使电源电路输出电压为0～18V可调,最大电流达到1A,纹波小于3％．稳压系数小于5×10^-3。对样机进行了实验测试,测试结果验证了理论分析的正确性和设计方法的可行性。     

基于多模式控制的储能用双向Buck-Boost DC/DC变换器

由于各种分布式能源的大量接入，电网需要加入储能单元以平抑潮流的波动。储能系统中，为了在宽输入、输出电压范围的情况下实现高效双向电能转换，探讨一种基于多模式控制的双向Buck-Boost DC/DC变换器。当输入电压显著高于输出电压时，变换器工作在Buck模式，采用谷值电流控制。当输入电压显著低于输出电压时，变换器工作在Boost模式，采用峰值电流控制。当输入电压接近输出电压时，变换器工作在Buck-Boost组合模式，采用移相控制来实现平滑过渡。为了实现高精度的输出和快速的动态响应，控制环路采用二型补偿器。通过Buck模式和Boost模式小部分重叠工作的方式，消除了传统Buck-Boost变换器在模式切换时存在的断续现象。制作的1 kW实验样机具有97.5%的峰值效率以及Buck模式与Boost模式平滑切换的特点。     

双管Buck-Boost变换器的带输入电压前馈双闭环控制策略

针对宽范围输入的双管Buck-Boost变换器,在Buck和Boost两模式之间进行切换和输入电压发生波动时,电感电流和输出电压存在较大波动的问题,提出了带输入电压前馈的两模式平均电流控制策略。该策略通过将具有电压电流双闭环结构的平均电流控制与单载波-双调制的调制方法相结合,来提高变换器的动态响应性能,实现变换器两模式的自动近似平滑切换,同时对电感电流进行有效控制,保护设备安全。为了克服传统双闭环前馈函数实现和化简困难的缺点,提出将输入电压前馈引入电流内环从而大幅提高了变换器的输入动态响应性能。最后建立了MATLAB/Simulink仿真模型和硬件试验平台,验证了所提控制方法的有效性。     

V~2C控制Buck变换器输出电容ESR临界值研究

针对输出电容等效串联电阻对变换器性能具有较大影响,以V~2C控制Buck变换器为例,建立了其分段线性模型,推导了Jacobi矩阵及其特征根,给出了变换器由稳定变为不稳定时ESR的临界值。研究结果表明,V~2C控制在V~2控制中引入电感电流反馈,增大了稳定工作范围。所得结论可以对分布式发电系统中DC-DC变换器设计和器件选型提供指导。     

伪连续导电模式Buck变换器的动态参考电流控制策略

为了提高工作于伪连续导电模式(PCCM)的Buck变换器的效率和瞬态响应速度,提出了一种新型动态参考电流(DRC)控制策略。DRC控制方式通过采样Buck变换器的电感电流信号和负载电流信号,并将两者进行加权平均,获得电感续流的动态参考电流信号。与传统恒定参考电流控制的PCCM Buck变换器相比,DRC控制的PCCM Buck变换器通过反馈负载电流提高了电路的轻载工作效率以及轻载时的输出电压纹波。通过引入电感电流信息和负载电流信息提高了电路的动态性能。仿真与实验结果均验证理论分析的正确性。     

Buck变换器的全扰动观测补偿策略

无人驾驶船舶的服务器供电变换器在重载下容易引起输入滤波器谐振.分析了Buck变换器动态能量回馈引起谐振的作用机理,提出了一种基于全扰动观测补偿的电压振荡抑制策略.根据Buck变换器的输出电压、电感电流和占空比计算输入电压和负载电流的扰动量,并通过带通滤波器前馈到电流环中,改变Buck变换器在谐振频率附近的输入输出阻抗....     

三相并网DC/AC变换器控制策略研究

并网变换器拓扑结构和控制方法的选择和设计对并网效率、谐波含量、并网质量等产生重要影响,直接影响并网系统的安全性和可靠性。提出基于前馈解耦的电压电流双闭环三相并网变换器控制策略,使输出电压能够快速跟踪额定输出电压,达到所需要输出电压的标准,提高输出电压响应速度,并实现无静差。通过建立三相并网变换器在dq轴坐标系下的数学模型,引入前馈解耦控制,建立电压控制器和电流控制器的输出解耦数学模型,并分析前馈解耦控制的原理,采用电压、电流双闭环实现系统的控制。电压调节器的输出作为有功电流的给定值,电流调节器用来独立调节系统的有功、无功电流,使系统的有功、无功电流实时跟踪指令电流值。利用MATLAB/Simulink搭建三相并网变换器控制模型,分析开关的脉冲信号、LC滤波前后电压、电流和谐波等,验证了所提控制方式的正确性和有效性。     

双电流环交替控制的单相升-降压功率因数校正变换器研究

分析单相Boost-Buck功率因数校正变换器的工作原理,并对变换器在纯Boost和纯Buck模式下的电流控制问题进行分析.针对交流侧输入电压峰值大于输出电压的情况,提出由平均电流控制和电荷控制构成的双模式控制方案,确保变换器在一个基波周期内,不论在Boost,还是在Buck工作模式期间都可实现对输入电流的控制,达到功率因数校正的目的.文中给出双模式交替控制方案控制框图,并给出电荷控制方案的数字实现方法,最后通过实验对理论分析的正确性和控制方案的有效性进行验证.研究成果对于单相级联型Boost-Buck变换器的控制也有一定参考价值.     

峰值电流控制二次型Boost变换器

二次型Boost变换器因其具有宽输入电压范围特性而得到广泛关注.与传统Boost变换器相比,二次型Boost变换器含有两个LC滤波器,呈现四阶动力学特性.本文提出将二次型Boost变换器输入电感电流和输出电容电压作为反馈信号的峰值电流控制策略,简化了控制环路设计.实验结果验证了峰值电流控制二次型Boost变换器具有瞬态...     

直流数字稳压电源的开发

常见电源的输入电压为交流市电220 VAC,输出电压在1 V~300 V范围内可实现连续调节。为开发高功率密度高功率因数高效率的直流数字稳压电源,以APFC作为输入级以全桥变换器作为主功率变换拓扑、以C2000系列微控制器TMS320F28027作为主控芯片、以基于峰值电流模式的移相控制作为控制策略研发直流数字电源。最终制作了一台实验样机,测试并验证了可行性。     

低输入电压同步整流型Buck变换器

为了减小中小功率多路输出DC/DC变换器的体积,一般采用单端反激磁隔离反馈技术,次级采用多绕组整流输出加线性串联电压调整器或磁放大器二次稳压控制方式.由于低压差三端稳压器为线性串联调整方式,因此随着输入输出电压差的增大,效率会随之降低,并且低压差三端稳压器在空间应用还存在单粒子瞬态效应,造成输出电压跳变.针对空间飞行器对高可靠性、高效、低输入电压降压变换器的应用需求,用通用PWM控制技术,设计了一种输入电压最低可达3V的同步整流型Buck变换器,提高了DC/DC变换器效率.     

Buck变换器的电流型单周期控制方法

本文首次提出一类适用于DC-DC变换器的电流型单周期控制方法,包括电流~+-单周期控制(C~+-OCC)、电流~--单周期控制(C-OCC)、电流-单周期控制(C-OCC)。文中首先介绍了Buck变换器的电流型单周期控制原理,然后利用状态空间平均方法建立其小信号模型,在此基础上对它们进行了仿真,并对结果进行了对比分析,最后进行了实验研究,给出了相关实验结果。仿真和实验结果表明:C~+-OCC控制具有更优的动态负载性能。当输入电压变化时,C~--OCC控制Buck变换器的输出电压会减小,这与其他两种控制方法明显不同。综合起来看,C~+-OCC控制具有更优的性能。     

三类组合直流变换器型高频环节逆变器的分析比较

组合直流变换器型高频环节逆变器是由两个相同的隔离双向直流变换器输入侧并联、输出侧反向串联构成,包括Buck、Boost、Buck-Boost型三类。主要对Buck、Boost、Buck-Boost组合直流变换器型高频环节逆变器的电路拓扑、控制策略、输入电流纹波、输出电压纹波、关键电路参数、原理实验波形等方面进行了比较研究,获得了重要结论。     

带有源浮充平台的新型电压调整模块

多相交错型同步整流降压式变换器广泛地应用于微处理器电压调整模块(voltage regulator module,VRM)设计中。针对基本Buck变换器在输入、输出电压相差悬殊时,占空比过小问题,提出了一种新型电压调整模块--带有源浮充平台Buck变换器。该文对新拓扑进行了稳态和动态分析,并对拓扑结构进行了探讨。与传统两相交错型同步整流Buck变换器实验结果对比表明,由于新拓扑在基本Buck变换器中加入了有源浮充平台单元,不仅具有大变比的电压转换能力和实现电感电流的交错并联,而且无需采取任何均流措施实现自动均衡各相电感电流,简化了控制电路。同时新拓扑具有开关应力小,效率高的特点。     

基于同步整流BUCK开关电源模块并联供电系统浅析

本系统基于PWM脉宽调制原理,以宏晶科技生产的STC12C5410AD单片机为控制核心,用同步整流Buck降压电路为DC/DC开关电源模块,实现了输出稳压、均流等功能。单片机采样输出电流电压值,并控制输出PWM占空比调整同步整流Buck变换器输出电流电压值。系统采用PID快速调节输出电流电压,有输出电压稳定、自动调整输出电流比例、短路保护及自动恢复功能。系统可实时显示测量数据,支持键盘输入,控制方便。     

DC/DC开关电源控制方法小信号模型比较

在分析电压型、电流型、V2控制和V2C控制小信号模型的基础上,建立了4种控制方法的通用小信号模型,并利用该通用模型对4种控制方法进行了比较,分别从模型和传递函数方面对4种控制方法的控制性能进行了分析.分析表明,电压型控制方法对输入电压变化和负载变化的响应速度慢,而电流型对输入电压变化的响应速度比电压型的快;V2控制引入了输出电压的无延迟反馈,提高了变换器对负载变化的响应速度;V2C控制具有V2控制的良好瞬态特性,同时又可自动实现过流保护.