Boost变换器断续导通模式的PSM同步开关映射模型

平均法是分析各种PWM模式DC/DC变换器的基础,其缺点是各种非线性信息遗失在平均过程中,因此研究PWM变换器非线性现象需要建立正确的离散映射模型。跨周调制(PSM)作为一种新的调制模式,具有响应速度快,轻负载转换效率高等优点,已在小功率单片IC中得到广泛应用,但PSM模式的非线性离散映射模型未见报道。该文建立断续导通模式(DCM)Boost变换器的同步开关映射模型,并根据该模型详细分析PSM调制的非线性现象。研究表明PSM调制模式下,参数的变化引起系统的输出在定常解和周期解之间变化,变化呈现无序性,但系统一直保持稳定的输出,说明PSM具有较强的鲁棒性;最后将PSM的非线性现象与PWM的分叉与混沌现象进行比较,对产生二者区别的原因给出了合理的解释。     

基于Boost变换器的PSM建模和分析

基于Boost变换器,利用状态空间平均法对一种新的调制模式——跨周调制(PulseSkippingModulation;简称PSM)进行建模和特性分析,推导出电感电流连续(CCM)和电感电流断续(DCM)时系统的变压比,调制度M与负载的关系以及系统转换效率的理想化公式,得到PSM是一种可采用的控制模式,尤其在轻载下具有高转换效率的结论,并设计了具有PSM调制特性的控制电路,给出实验仿真结果。     

三电平双有源桥直流变换器的优化调制

针对中点箝位型三电平双有源桥直流变换器(three-level neutral point diode clamped dual active bridge,TL-NPC DAB)提出了一种基于脉冲宽度调制加移相控制(pulse width modulation phase shift,PWMPS)的电流有效值优化调制策略.通过对变换器划分开关模式,分析各开关模式下工作特性,推导出优化调制策略下控制变量间的最优关系表达式.该调制策略在控制系统电流有效值达到最小的同时使所有开关管实现软开关,从而减小了损耗,提高了变换器的效率.实验结果验证了所提调制策略的有效性.     

Buck变换器跨周期调制(PSM)同步开关映射模型

跨周期高制(PSM)模式作为优良的调制模式，在小功率智能集成苡片设计中得到逐步应用，与PWM调制模式相比，PSM调制模式具有静态功耗小，轻负载系统转换效率高等优点。状态空间平无法能够分析PSM变换器的动态特性，但只适用于分析低频特性，对于工作在较高频率的功率集成芯片，需要建立PSM工作模式下的大信号模型。本文根据建军立的同步开关映射模型，对离散导通模式的Buck变换器的非线性特性进行分析，从输出电压负载电阻变化关系图中直接得到PSM调制模式跨周期数目的变化规律，通过电路信真验证模型的正确。     

脉冲序列调制-脉冲跳周期调制Buck变换器研究

脉冲序列调制(Pulse Train Modulation,简称PTM)采用高、低能量脉冲对开关变换器的输出电压进行调整,其动态响应速度快,控制器设计简单,但同时开关变换器轻载效率低,输出电压纹波大。脉冲跳周期调制(Pulse Skipping Modulation,简称PSM)采用ON/OFF控制对输出电压进行调整,虽然提高了开关变换器的轻载效率,但也存在输出电压纹波大的缺点。结合PTM与PSM调制技术,提出了开关变换器的PTM-PSM调制技术,在保留PSM调制轻载效率高的同时,降低了输出电压的纹波。最后设计了基于PTM-PSM调制的Buck变换器,通过实验验证了分析结果。     

不同调制模式下Boost变换器DCM模态的能量模型与稳定性分析

给出了Boost变换器断续工作模态(discontinuous conduction mode, DCM)下的能量模型,通过比较基于脉冲宽度调制(pulse width modulation, PWM)模式下能量模型所得到的变换器的输出电压值与参考文献中的结果,证明了此能量模型的正确性。同时,基于PWM和脉冲跨周调制(pulse skip modulation, PSM)模式下的能量模型,分析了不同调制模式下变换器的稳定性。理论分析与仿真结果表明,PWM变换器在反馈电压误差放大因子KEA较大的时候会出现分岔和混沌现象,DCM模态下的PSM变换器在不同的调制度M下也会出现分岔现象,但不会出现混沌现象。文中还给出了PSM变换器倍二分岔的边界条件。     

DCM模态下PSM Boost变换器的能量模型和分岔规律

提出了断续工作模式(DCM)下Boost变换器的能量模型,通过比较基于此能量模型下PWM Boost变换器的输出电压与参考文献中的结果,证明了此能量模型的正确性.基于脉冲跨周调制(PSM)Boost变换器的能量模型,分析了DCM模型下变换器的稳定性;理论分析与住址结果表明DCM模态下的PSM变换器不会出现混沌现象,但会出现分岔现象,且分岔吴现特定规律.文中还给出了PSM Boost变换器的分岔规律及负载电阴的边界条件.     

应用于可再生能源系统的DAB变换器软开关调制策略

双有源桥(DAB)直流变换器是理想的大功率双向DC/DC变换器,是电能路由器系统与储能单元实现能量双向传输的核心装置。为实现变换器软开关以达到改善开关器件工作条件和提升功率传输效率,文中分析了采用三重移相(TPS)调制的工作原理。通过分析TPS调制方法下DAB变换器的开关模式及工作波形,得到变换器实现软开关的条件,并与已有的电感电流有效值最优化控制算法结合,提出了一种全功率范围内实现全部器件软开关的调制策略。最后搭建实验平台进行验证,实验结果证明了所提出调制策略的有效性。     

混沌调制技术降低Buck型变换器电磁干扰水平研究

随机开关调制技术可以降低开关模式电源电磁干扰 (EMI)水平。混沌信号具有内在的随机性。本文将著名“蔡氏电路”产生的混沌信号经处理后 ,用于Buck型变换器开关的调制控制 ,使其工作在基于混沌的随机模式。通过对四种调制模式下变换器输入电流与周期PWM模式下输入电流频谱的分析比较表明 ,混沌调制技术在扩展频谱方面有良好的效果 ,可以用于降低开关模式电源的电磁干扰水平 ,改善电磁兼容性 (EMC)。     

一种简单的PFM Buck变换器控制电路设计

脉冲频率调制(PFM)开关变换器通过降低轻载时的开关频率而获得较PWM开关变换器更高的轻载效率.但传统的PFM控制电路复杂.这里设计一种简单的PFM控制电路,详细分析了PFM控制Buck变换器工作原理及工作过程,并通过理论分析与计算,给出了其最大导通时间的计算方法,导出了工作于电感电流连续导电模式Buck变换器的开关周...     

CLLLC谐振变换器变频移相混合控制方法

针对CLLLC谐振变换器存在脉冲频率调制的电压增益范围不足、相移调制的效率较低的问题,提出了一种可同时调节开关管占空比与开关频率的变频移相混合控制方法.该方法可以根据输入电压范围与负载功率变化范围自由切换混合控制模态以实现宽范围软开关与高运行效率,具有极高的调节自由度,且通过移相控制降低了启动时的冲击电流从而实现了软启...     

一种基于负载状态的分段式PSM调制模式

脉冲跨调制(PSM)是一种异于PWM、PFM的功率变换调制模式.本文从能量平衡和避免进入音频范围的角度出发,提出一种基于负载状态的分段式PSM调制模式,并给出了该分段式PSM调制模式的工作原理、占空比的设计方法、验证电路和实验结果.该改进模式使PSM成为实用性调制模式,尤其适合于功率集成IC的设计.     

一种新型开关磁阻电机软开关功率变换器的研究

为了实现开关磁阻电机（SRM）绕组电流或磁链的精确控制,必须提高SRM功率变换器的工作频率以提高系统的动态响应速度.然而,较高的工作频率会引起严重的电磁干扰（EMI）和开关损耗从而导致系统整体效率降低,文中结合谐振开关（RS）、直流谐振环（RDCL）和脉冲宽度调制（PWM）的优点,提出了一种新型的软开关SRM功率变换器,基工作原理为通过在非对称桥式电路的基础上增加一套换流电路,以此实现功率器件的软开关.在对变换器工作原理详细分析的基础上,导出了实现软开关的条件并给出了设计实例.仿真和实验研究证实了新型软开关SRM变换器的可行性.     

蓄电池充电电流控制的LLC谐振变换器研究

LLC谐振变换器电压控制模式通常采用误差放大器输出电压来直接控制开关频率,该控制方法使LLC谐振变换器的增益与频率之间的关系较为复杂,导致补偿网络设计相对较难,动态响应速度较慢,且大多数控制方案都未考虑集成变压器次级漏感带来的虚拟增益对谐振变换器参数设计的影响。针对以上问题,研究了基于充电电流控制的LLC谐振变换器,分析了变压器次级漏感,推导出电压增益表达式。与传统电压模式控制LLC谐振变换器相比,充电电流控制LLC谐振变换器保持了软开关特性,输入瞬态响应速度和负载动态响应速度均有较大提升,无需压控振荡器,在简化反馈回路设计的同时实现了固有前路反馈。文中详细分析了充电电流控制LLC谐振变换器的工作原理和集成变压器次级漏感的考虑事项,最后通过仿真和实验验证了理论的正确性。     

新颖的双向电流源高频链DC—AC功率变换器

提出了一种新颖的双向电流源高频链ＤＣ－ＡＣ功率变换器的拓扑结构,并简要地阐述了其工作原理和控制方案。５０ｋＨｚ开关频率、２５０Ｗ／５０Ｈｚ输出的试验结果证明,双向电流源高频链ＤＣ－ＡＣ功率变换器具有拓扑结构简单,能双向传输功率,器件少,控制简单,动态响应好以及效率高等优点。     

Fixed-boundary-layer Sliding-mode and Variable Switching Frequency Control for a Bidirectional DC–DC Converter in Hybrid Energy Storage System

In this paper, a soft switching DC–DC converter is presented for a hybrid energy storage system (HESS) in an electric vehicle (EV), using fixed boundary layer sliding mode control (FBLSMC) and variable switching frequency modulation. This strategy is aimed at improvement of the transient performance, energy transfer efficiency and system robustness for the HESS which is composed of a battery, an ultracapacitor (UC) and a bidirectional DC–DC converter. The state-space model of such DC–DC converter is firstly established involving all operating modes and system uncertainties. The FBLSMC scheme is proposed for the satisfactory voltage/current tracking despite system uncertainties. It can guarantee the system robustness and avoid the chattering existing in conventional sliding mode control (CSMC). In order to ensure the soft switching under transient load variations, a variable switching frequency modulation method is introduced into the controller. Finally, experimental results confirm that (1) within the full-load range the efficiency of the DC–DC converter with variable switching frequency is ～96% in contrast to 90% efficiency at hard switching, and (2) the energy delivered by the UC follows the reference closely for EVs.     

基于MC33067的LLC谐振全桥变换器的应用设计

LLC变换器以其卓越的性能迅速成为DC/DC变换器的首选拓扑,而目前该拓扑大多应用在小功率半桥变换器,而在大功率全桥变换器中的应用还较少。在此提出了一种基于高性能谐振控制器MC33067的LLC谐振全桥变换器设计方案,该拓扑采用了固定死区的互补调频控制方式,巧妙利用了变压器的励磁电感和外置谐振电感与谐振电容发生谐振,实现了初级零电压(ZVS)开通以及次级零电流(ZCS)关断,并给出了输出直流电压48 V,满载功率2 kW的试验结果。试验结果表明,LLC谐振全桥变换器具有高频、高效率等优点,符合电源高功率密度、高效的发展要求。