移相控制双Boost型DC-DC变换器

本文提出一种移相控制双Boost型DC-DC变换器,该变换器具有以下特点:控制简单可靠,有现成的移相控制芯片可用;有源和无源器件都能实现软开关,不增加开关的电流电压应力;由于它的输入电感电流和输出电压纹波频率都为开关频率的两倍,达到了倍频的效果。所以,与传统的Boost型DC-DC变换器相比,在输入输出条件相同的情况下,输入电感和输出电容都可以减小。本文详细分析了这种变换器的工作原理,在理论分析的基础上进行了仿真研究,仿真结果证明了理论分析的正确性。     

零电流开关准谐振Boost变换器的无源控制

分析了零电流准谐振升压(ZCS-QRC Boost)变换器的工作原理。采用时间平均法对ZCS-QRC Boost变换器的状态方程进行简化,并对其采用无源控制方法,不但能够得到确保全局稳定的控制器,而且能消除输入电压负载扰动等引起输出电压的变化。通过Matlab仿真及实验验证了采用无源控制的ZCS-QRC Boost变换器的系统有较强鲁棒性以及稳定的输出电压。     

三相Boost型PWM整流器输出误差无源性控制

提出将无源性控制与频域理论相结合来控制三相Boost型PWM整流器,得到无源性电流控制器、输出误差补偿控制器和闭环系统的频域模型.仿真结果表明,在电路参数变化和负载扰动时,无源性电流控制器和输出误差补偿控制器可以实现输入单位功率因数和输出直流电压恒定,采用频域方法设计参数的输出误差补偿控制器提高了系统的动态性能.     

一种新的电压型PWM整流器无源控制器设计

为克服现行电压型PWM整流器无源控制器存在的缺点(如负载变化、电源不平衡时存在较大的直流电压稳态误差,系统的响应速度不理想等),基于整流器在两相同步旋转dq坐标系中的欧拉一拉格朗日EL(Euler-Lagrange)数学模型和无源性,通过阻尼注入方法,提出了一种由状态期望稳定平衡点x*、状态x及状态误差xe设计无源控制器的新方法.采用新方法设计的电压型PWM整流器无源控制器,可实现整流器有功电流和无功电流的解耦,使整流器具有更好的动、静态性能,对电源相位、负载扰动具有强的鲁棒性.仿真实验结果表明用新方法设计的电压型PWM整流器无源控制系统性能(如输入电流总谐波扰动THD、直流电压稳态误差、直流电压动态误差、直流电压上升时间及功率因数)优于现行的电压型PWM整流器无源控制系统.     

交错控制双Boost型DC/DC变换器

提出一种交错控制双Boost型变换器,其包含有2个Boost单元,对应开关管的驱动信号相位差180°。对其在1个开关周期内的6种开关模态的开关通断情况和主要电压、电流的变化情况进行了详细介绍,并对变换器的性能特点进行了深入分析。实验结果表明该变换器具有以下特点:控制简单可靠,有现成的控制芯片可用;有源和无源器件都能实现软开关,不增加开关的电流、电压应力;与传统的Boost型DC/DC变换器相比,在输入、输出条件相同的情况下,输入电感和输出电容都可以减小,这是因为其输入电感电流和输出电压纹波频率都为开关频率的2倍,达到了倍频的效果。     

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...     

电网不平衡时电压型PWM整流器混合无源控制

针对国内外电网不平衡时电压型PWM整流器控制策略存在控制结构复杂和控制性能不佳的问题,提出了由直流电压环(PI)与无源电流控制器组成的电压型PWM整流器混合无源控制器。基于整流器的EL(Euler-Lagrange,EL)模型,利用阻尼注入方法设计了无源电流控制器。根据无源电流控制器确定出具有补偿电网不平衡功能的开关函数。该混合无源控制器只需电压、电流的实时值,通过混合无源控制器就可消除或抑制整流器输入电流中的所有谐波且使整流器具有恒定的直流电压;可使整流器具有良好的性能和简单的控制结构。仿真和实验结果表明,电网不平衡时电压型PWM整流器混合无源控制是可行的。     

DC-DC Boost变换器控制算法的研究

为了改善DC-DC Boost变换器的性能,在电压控制模式的基础上,设计了PI控制器,对输出电压进行控制。分析了DC-DC Boost变换器的基本原理,推导了变换器的传递函数。本文用Ziegler-Nichols方法和Loop-Shaping方法计算出PI控制器中Kp和Ki的值,进而通过Matlab仿真和实验,比较了两种方法的输出响应,得出结论:采用Loop-Shaping方法能更好改善变换器的性能。     

全桥Boost型多输入直流变换器

提出全桥Boost型多输入直流变换器电路拓扑及主从式功率分配和电压电流瞬时值反馈移相控制策略,并对该变换器的电路拓扑、控制策略、稳态原理特性、关键电路参数设计准则等进行深入地分析研究。全桥Boost型多输入直流变换器,是通过高频变压器磁通叠加法将多个全桥Boost型单输入直流变换器在输出端进行电流叠加;主从式功率分配策略,是指n?1路输入源功率固定和1路输入源补充负载所需的不足功率。理论分析和仿真结果表明,该变换器具有电路拓扑简洁、多路输入源可同时或分时供电、功率密度高、输出电压稳定等优点,为实现太阳能、风能、氢能等多种可再生能源联合供电奠定了关键技术基础。原理试验证实了所提出电路拓扑和控制策略的正确性与可行性。     

变占空比控制二次型Boost功率因数校正变换器

与传统电流断续模式(DCM)Boost功率因数校正(PFC)变换器相比,定占空比控制二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的输出电压纹波明显减小,然而,其功率因数(PF)低于传统DCM Boost PFC变换器,并随输入电压的增大而下降。针对此问题,提出了变占空比控制二次型DCM-DCM Boost PFC变换器,研究了其PF和输出电压纹波的表达式,通过占空比的拟合,给出了相应的控制电路。在90~220V输入电压范围内,变占空比控制二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的PF均接近于1,且具有较小的输入电感电流纹波和较低的输出电压纹波,实现了高功率因数与低输出电压纹波特性。实验结果验证了理论分析的正确性。     

L-LLC谐振型双向DC-DC变换器的复合最优轨迹控制策略研究

针对L-LLC谐振型双向DC-DC变换器提出了比例-积分-谐振(PID)控制与最优轨迹控制相结合的复合最优轨迹控制策略。在系统稳态时采用PID控制减小稳态误差保持输出电压恒定;当出现负载跳变时,采用最优轨迹控制改变开关管的频率,使其在最短时间内重新达到稳态。该控制策略实现了输入侧开关管的零电压开通和输出侧整流管的零电流关断,精确预测了负载突变时的开关管导通时间,显著提高了变换器的动态性能且减小了运算的复杂度。仿真和实验结果表明,采用复合最优轨迹控制策略显著改善了L-LLC谐振型双向DC-DC变换器的动态性能。     

基于反步法的电压型PWM整流器无源控制

电压型PWM整流器无源控制器在负载变化、电源三相不平衡时存在较大的直流电压稳态误差,且控制系统的响应速度慢。通过前馈解耦方法将电压型PWM整流器在同步坐标系下的多输入、多输出非线性模型分解为两个单输入、单输出的非线性模型,对每个单输入单输出模型,分别采用反步法设计了全局渐近稳定的非线性控制器。由此可实现整流器有功电流和无功电流的解耦控制,使整流器具有更好的动、静态性能。仿真验证了所提出的方法的可行性和有效性。     

适用于光伏发电的多相并联Boost变换器相数调整电流的研究

当光伏发电系统的直流变换环节采用多相并联拓扑结构时,存在光伏电池输出电压变化导致并联系统的相数调整电流发生偏移,系统运行效率降低的问题,为此提出一种基于变换器效率模型的相数调整电流修正算法。以Boost变换器为例,建立Boost变换器的效率模型,推导出系统整体效率优化的相数调整电流;分析输入电压变化对相数调整电流的影响;根据效率模型的模型参数,给出针对输入电压变化的相数调整电流修正算法,并分析了修正算法的误差来源及其影响程度。仿真和实验结果表明,与不考虑光伏电压变化的相数调整策略相比,采用修正算法的相数调整策略可以有效提高并联系统运行效率。     

模型预测控制三相并网变换器的研究

在新能源发电领域,三相电压源型并网变换器的应用越来越广泛。为了提高并网性能,国内外的学者们提出了各种新型的并网控制策略。模型预测控制策略利用系统的离散时间模型来预测所有可能的电压矢量下系统下一个采样时刻的输出值,通过评估函数选择出最优的电压矢量。以传统的三相电压源型变换器为控制对象,提出了一种基于模型预测控制的三相电压源型并网变换器的控制方法。采用DSP28335作为控制器,设计了三相电压源型并网变换器的实验平台,分析讨论了并网电流的稳态与动态性能以及进行无功功率补偿时并网电流的稳态性能。实验结果验证了模型预测控制在三相并网变换领域的优越性。     

多级脉冲序列控制Boost变换器

针对开关DC-DC变换器的非线性控制问题,提出多级脉冲序列控制方法,并对工作于电感电流断续模式的多级脉冲序列控制Boost变换器进行分析。多级脉冲序列控制策略通过在若干连续开关周期内,产生能量等级不同的控制脉冲信号所组成的脉冲序列,实现对DC-DC变换器功率电路的控制。分析了多级脉冲序列控制的基本原理和工作过程,并对多级脉冲序列控制断续工作模式Boost变换器进行了稳态工作特性分析和稳定性分析。与已有的脉冲序列控制相比,采用多级脉冲序列控制的Boost变换器在具有快速动态响应能力的同时,能够有效减小稳态工作时的输出电压纹波。仿真和实验结果验证了控制策略的可行性以及理论分析的正确性。     

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。     

双极点-双零点控制器在Boost电路中的实现

分析了电流连续模式(CCM)下考虑寄生参数的Boost直流变换器的模型,右半平面零点的存在影响系统的稳定性,传统的比例积分微分(PID)控制器对Boost变换器右半平面零点补偿效果不佳,设计了基于数字信号处理器(DSP)的双极点-双零点控制器,对输出电压进行控制,在Simulink下搭建仿真模型进行仿真分析,并制作实验样机验证控制模型及补偿网络参数的合理性。结果表明,CCM下考虑寄生参数的Boost直流变换器采用所提控制器,具有良好的抗电源扰动与抗负载扰动性能,满足稳态误差、超调量、调节时间等设计指标。     

基于∑-△调制器的Boost变换器的滑模变结构控制

针对常规滑模变结构控制器应用于电流连续型Boost变换器中,存在开关频率不固定等问题,提出了一种基于∑-Δ调制器的滑模变结构控制方法。该方法选定反映控制目的的滑模面后,引入指数趋近律的方法来设计滑模变结构控制器,控制器的输出经∑-Δ调制后驱动开关管;通过对控制参数的调节,可实现Boost变换器动态性能与稳态性能之间的平衡。仿真结果表明,采用所设计滑模变结构控制器的Boost变换器开关频率固定,启动性能可调,对输入电压扰动及负载大幅度突变具有较强的鲁棒性。     

一种基于倍压单元的双输入高增益直流变换器

针对分布式光伏发电系统电池模块多、输出电压低、功率不稳定等问题,提出了一种基于电容-二极管倍压单元的双输入高增益Boost型直流变换器。该变换器具有电压调节增益高、开关器件电压应力小、控制自由度多、各输入源功率可灵活分配等优点。首先分析了双输入高增益Boost变换器的工作原理及性能特点,给出了变换器的稳态关系式及开关管电压电流应力计算结果,最后通过一台1000W的实验样机,验证了电路拓扑和理论分析的可行性和正确性。     

一种基于输入/输出反馈线性化的Boost型DC/DC变换器非线性控制方案

针对Boost型DC/DC变换器以电容电压作为输出时存在非线性和不稳定的零动态,从而导致系统带宽较窄、动态响应缓慢等问题,基于输入/输出反馈线性化提出一种新的非线性控制方案。这一控制方案采用以非线性控制的电感电流作为内环、具有PI控制的电容电压作为外环的串级结构。该方案既可以很好地解决以电容电压作为输出进行直接控制时所存在的不稳定零动态问题,又克服了单纯采用电感电流作为输出间接控制电容电压时易受电源波动和负载变化影响的不足。对自制的样机进行实验研究,结果表明,与传统的PI控制方案相比,该方案可以明显改善Boost型DC/DC变换器的诸如输出电压调节范围、稳态静差、动态调整时间等动、静态性能。