电压控制型BUCK变换器DCM的精确离散模型及分叉稳定性分析

本文建立了不连续运行模式下电压反馈型BUCK变换器精确的离散数学模型,在此基础上分析了BUCK 变换器的分叉稳定性问题,得到了变换器参数之间相互关系的解析表示式,改进了已有近似模型的结论,界定了变换器主要参数的稳定运行范围,并展现了BUCK 变换器从稳定到倍周期分叉甚或混沌的过程.本文的研究方法具有一般性,为DC/DC功率变换器非线性现象的分析建立数学模型基础.     

电压模式 Buck变换器典型工作状态分析

电压控制型Buck变换器是典型的非线性电路系统。根据DC-DC Buck变换器的工作特性,建立了研究其非线性现象的仿真模型,分析了Buck变换器的分岔稳定性和混沌化特性,揭示了以输入电压和电感作为分叉参数的混沌现象及系统输出特性;从时域角度分析参考电压波形与输出电压波形交点的变化对变换器工作状态的影响,在相图中得到系统由稳定到混沌的演化过程,并验证了该模型的合理性和可行性。该研究方法也为其他模式DC-DC变换器的分岔与混沌现象提供理论和实验基础。     

Buck变换器的分数阶仿真模型与混沌分析

基于电感和电容本质上是分数阶的事实,基于分数阶微积分理论结合改进的Oustaloup分数阶微积分滤波器近似算法,在Matlab/Simulink下建立了电流连续模式下的电压控制型Buck变换器的分数阶数学仿真模型和对应的电路仿真模型,通过仿真验证了该模型的正确性。基于建立的分数阶数学仿真模型研究了很少有文献研究的以参考电压和比例放大系数作为混沌控制变量的Buck变换器的混沌行为,得到了分别以参考电压、比例放大系数为变量的Buck变换器的V-I混沌相图。此模型可以对电压控制型Buck变换器的所有能导致混沌行为的7种情况进行仿真分析,利用此模型仿真分析了Buck变换器的阶数对系统动态响应过程的影响。该模型的建立方法也适用于其他DC/DC变换器的分数阶模型的建立。     

基于迭代映射法的Buck变换器混沌分析

通过离散时间映射来研究DC-DC开关变换器的非线性现象,是较为便利的一种方法,一般它们都能得到映射的隐式表达。本文将通过推导Buck变换器的离散迭代映射方程,并通过Matlab仿真,来分析Buck变换器中的混沌现象。     

基于DC/DC变换的新型逆变电路研究

介绍了近年来出现的基于DC/DC变换的新型逆变电路,并以基于Buck变换的单变换器逆变电路和双变换器组合式逆变电路为主要对象进行了深入的理论研究和实验论证,在此基础上分析总结了研究对象的特点。     

Buck隔离型DC/DC变换器在高剂量率条件下的总剂量辐射损伤机理研究

对国产Buck型正激DC/DC电源变换器在高剂量率辐射条件下开展电离总剂量辐照试验。分析了DC/DC电源变换器的关键电性能参数和功能随辐照总剂量的变化情况,并对DC/DC的失效机理和失效模式进行研究。通过机理分析定位辐照敏感单元。此外,还针对DC/DC的总剂量失效阈值与辐照过程中所施加的输入电压偏置和输出电流偏置的关联关系进行分析。     

高效率宽摆幅Buck/Boost结构DC/DC变换器

采用四开关的设计方法和思路,设计了一款Buck/Boost结构DC/DC变换器芯片,该芯片具有较宽的输入输出电压范围(2.5～5.5 V),可调式开关频率(250 kHz～2 MHz),通过输入输出状态来选择工作模式,有效地提高了电源的使用效率.基于CSMC 0.5μm工艺,对电路进行仿真.结果表明,设计的DC/DC变换器效率高达94%.     

DC/DC变换器稳态建模的教学方法

本文介绍了一种为DC/DC变换器建立稳态模型,并利用稳态模型分析变换器的稳态工作特性的教学方法和研究思路。本方法所建模型既可以体现变换器的DC/DC变换功能,又可以包含变换器在稳态工作时的主要损耗。模型结构简单,运用简单的电路分析方法,就能够较为简便地得出直流变换器稳态工作时的主要电气特性。本文所介绍的建模方法是研究直流变换器稳态工作特性的有力工具,在教学研究中都具有较高的推广价值。     

高稳定性Buck型DC/DC变换器设计

提出了一种基于模拟反馈的高稳定性Buck型DC/DC变换器的结构,使得电路在输入电压和负载变化时,具有输出电压稳定,波动范围和纹波小的特点.根据基于UMC 0.18μm工艺下的模型参数,使用Hspice对整个变换器进行仿真,给出了仿真结果表明电路设计的正确性.     

基于锂电池化成的新型双向DC／DC拓扑结构研究与建模

提出一种用于锂电池化成技术的新型双向DC／DC拓扑结构。采用两级双向DC／DC拓扑结构,一级使用半桥双向变换器,另一级使用Buck—boost双向变换器,用数字信号处理器对Buck—boost双向变换器进行闭环控制,能实现输入电压和输出电压有较大压差的情况下进行变换。在Matlab／Simlink下对该拓扑结构进行验证。结果表明,该变换器性能稳定,能有效地实现3V电池电压和400V母线电压双向变换。     

基于单神经元PID控制的DC／DC变换器研究

DC／DC变换器是一种强非线性电路。电路的电气参数存在不确定性,负载性质也是多变的。主电路的性能必须满足负载大范围的变化,同时它还具有离散和变结构的特点,所有这些使DC／DC变换器控制器的设计较为复杂。由于传统的控制方法是基于线性系统理论,所以应用于DC／DC变换器中并不能获得理想的动态性能。文中针对DC／DC变换器的特点以及单神经元网络具有出色的知识抽取与学习能力及较强的控制鲁棒性。在现有的控制和建模方法的基础上,将神经网络控制策略引入DC／DC变换器,构造了一种基于单神经元的DC／DC变换器的新型控制方法。     

Bifurcation and chaos analysis of power converter for switched reluctance motor drive

Bifurcation and chaos characteristics of single phase power converter in switched reluctance motor (SRM) drive system are studied by establishing its corresponding discrete iterative map model in this article. The discrete iterative map model of the converter is first derived. The stability theoretical analysis shows that the system may lose stability as the variation of system parameters in periodic-1 operation. With the bifurcation diagrams and Lyapunov exponents’ analyses, the operation state regions of current-controlled single phase of SRM drive can shift among stable periodic-1 region, chaos region and multi-periodic region. To verify the theoretical analysis results, time-domain waveforms and power spectra of current-controlled single phase of SRM drive are obtained by Runge–Kutta algorithm. Moreover, theoretical analysis and simulation results are verified by experimental circuit.     

一种新型DC/DC变换器实验系统开发

为强化DC/DC变换技术的实践教学,基于多绕组变压器和反激电路原理,开发一套DC/DC变换器教学系统。设计变换器的拓扑结构,分析工作原理及控制策略,计算变换器系统参数,建立数字仿真模型,设计变换器主电路、输出电压采样电路、开关管驱动电路等来搭建变换器实验平台。实验教学应用表明,该变换器实现宽输入/输出电压范围功能的同时,能够提高学生的电力电子技术综合实践能力。     

Model predictive control of bidirectional isolated DC–DC converter for energy conversion system

Model predictive control (MPC) is a powerful and emerging control algorithm in the field of power converters and energy conversion systems. This paper proposes a model predictive algorithm to control the power flow between the high-voltage and low-voltage DC buses of a bidirectional isolated full-bridge DC–DC converter. The predictive control algorithm utilises the discrete nature of the power converters and predicts the future nature of the system, which are compared with the references to calculate the cost function. The switching state that minimises the cost function is selected for firing the converter in the next sampling time period. The proposed MPC bidirectional DC–DC converter is simulated with MATLAB/Simulink and further verified with a 2.5 kW experimental configuration. Both the simulation and experimental results confirm that the proposed MPC algorithm of the DC–DC converter reduces reactive power by avoiding the phase shift between primary and secondary sides of the high-frequency transformer and allow power transfer with unity power factor. Finally, an efficiency comparison is performed between the MPC and dual-phase-shift-based pulse-width modulation controlled DC–DC converter which ensures the effectiveness of the MPC controller.     

双并联Boost变换器的延迟反馈控制技术

在电流模式下,峰值电流控制的并联Boost变换器具有分叉混沌等非线性的特性,为消除电路中的混沌现象,提出了一种延迟电流反馈的控制策略。基于闭环系统精确的离散时间模型,推导出了在电流控制模式下的并联Boost变换器主要电路参数变化时的迭代公式。利用Matlab软件进行仿真,并在不同情况下通过对比,验证了延迟电流反馈控制策略具有较好的抑制混沌的能力及鲁棒性。     

频率调制抑制DC／DC变换器EMI的研究

开关电源是采用高速半导体器件来进行电能转换的,开关切换过程中产生的电压电流尖峰造成了严重的EMI问题。常规的DC／DC变换器工作在频率固定的PWM模式下,频谱是离散的,开关频率和低次谐波的能量尖峰很高。文章研究了频率调制技术抑制DC／DC变换器EMI噪声的效果,通过对一台Boost变换器样机进行周期频率调制,证明了频率调制技术对抑制DC／DC变换器EMI的有效性。     

星载多路输出开关电源的设计

介绍一款星载多路输出开关电源。该电源的设计方法能够满足绝大部分星载多路输出开关电源的需求。重点介绍该电源的部分设计特点,分析工作原理,并给出了设计公式。实践表明,该电源优化了星载开关电源小型化设计,可广泛应用于星载多路开关电源。     

并联BUCK变换器的非线性控制

针对DC-DC变换器在开关工作频率下,系统易产生高次谐波、分叉混沌状态,以及系统稳定性降低的问题。在适当的频率和振幅下,通过采用参数共振干扰法干扰系统参数,可避免系统出现分岔混沌状态,抑制高次谐波,提高系统稳定性。文中通过研究电压控制模式下并联BUCK变换器分岔混沌现象,证明参数共振干扰法可抑制分岔与混沌,减小系统相位移动,增强系统的稳定性。     

Advanced power semiconductors and ICs for DC/DC converter applications

This paper describes recent advances in power semiconductor devices, integrated circuits, and packages for DC/DC converter applications. Special emphasis is placed on the latest discrete power MOSFET devices and packages. Features and trends in ICs for control of synchronous buck converters are highlighted as well. The paper will also cover a new class of miniaturized hybrid assembly that sets new efficiency standards for high current low output voltage applications.