两并联双向DC/DC变换器的滑模变结构控制

针对电动汽车驱动与充电一体化系统,设计了一种两相并联交互式双向DC/DC变换器,降低了电感设计难度,减小了重量与体积,提高了系统的可靠性。分析了该变换器工作原理,提出一种基于比例积分(PI)控制器的恒频滑模变结构双闭环控制策略,实现了自动跟踪参考电压值、单元半桥电路电感电流间均流的目的,给出了该变换器的变结构模型,运用等效控制原理分析滑模变结构控制(SMC)的存在和稳定条件,采用基于给定三角波(RTW)环路的SMC方式使变换器在定开关频率下运行。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。     

新能源发电系统用多相耦合交错型双向DC-DC变换器及控制研究

本文重点研究新能源发电系统用双向DC-DC变换器及其控制策略,提出一种多相耦合交错型磁集成Buck-Boost变换器应用于新能源发电系统中储能系统能量双向传递。首先对多相磁集成双向DC-DC变换器进行耦合电感研究,分析两相耦合Buck变换器等效电感并给出电感耦合设计准则;针对电感耦合交错型变换器的多开关状态、高阶化及电感电容复杂扰动的特点提出一种平均值电路法建立其小信号模型,并推导出状态变量到控制变量的传递函数;根据变换器开环稳态特性,进行补偿网络设计,提出基于趋近律的自适应电流控制策略并设计基于电流环补偿控制器。最后通过仿真和实验表明,本文提出的控制方法较传统PI控制可同时改善系统稳态及暂态性能。     

基于双积分滑模控制的DAB电压控制研究

提出一种基于双积分滑模控制的双向有源全桥（DAB）DC-DC变换器电压控制策略,该策略在模型精度要求低、控制器设计流程简单的情况下,可以获得良好的控制效果。首先,基于单移相调制方式建立变换器的降阶模型。然后,采用双积分滑模控制理论设计变换器的输出电压控制器。设计过程通过引入时域分析法进行滑模面系数的选取分析。最后,仿真和实验结果表明了所提控制策略的有效性。     

用于风储系统三重化DC-DC变流器的自适应模糊PI控制

风储联合系统可以有效地增加风电在电网中的渗透率,其中双向DC-DC变流器成为储能系统中的重要组成部分。文中针对一类多重化结构的双向DC-DC变流器拓扑,提出自适应模糊PI控制策略,以实现自动跟踪参考目标电压及功率双向流通的目的。首先,分析三重化双向DC-DC变流器的工作原理,得到其工作模型;然后,对使用于三重化双向DC-DC变流器的双闭环结构,提出自适应模糊PI控制结构并设计模糊控制器;最后,根据算例利用Simulink仿真验证,自适应模糊PI控制可以有效地控制电池充放电,更好地满足系统动态和稳态指标,适用于在电力储能系统中的应用。     

基于多滑模变结构的双向并网变换器虚拟惯性控制策略

针对直流微电网惯性低、母线电压抗干扰能力差的问题,以双向并网变换器为控制对象,提出一种基于多滑模变结构的虚拟惯性控制策略。内环采用基于指数趋近律的滑模电流控制,快速跟踪并网电流给定值,提高系统的响应速度。外环建立虚拟惯性控制方程与电压滑模面结构,增强直流微电网的惯性,平抑直流母线电压波动。通过小信号扰动法和Nyquist判据证明了双向并网变换器在所提控制策略下的稳定性。最后,搭建了相应的仿真模型和StarSim HIL硬件在环实验平台。仿真及实验结果表明,与基于PI控制和无源控制的虚拟惯性控制策略相比,文章所提控制策略具有更好的动态、静态特性,提高了直流母线电压的稳定性。     

级联式双向DC-DC变换器的优化控制方法

级联式双向DC-DC变换器的传统双闭环比例-积分(PI)控制方法存在调节器参数多、整定工作量大等不足,而且受限于PI控制的内在局限性,系统的动态性能不够理想。针对级联式双向DC-DC变换器的实际控制需求,综合考虑传统双闭环PI控制和模型预测控制的各自优势,将二者有机结合,构建了一套折中优化的控制方法,即在第一级双向DC-DC变换器中采用传统双闭环PI控制,而在第二级双向DC-DC变换器中设计并实现改进的模型预测控制策略。将提出的优化控制方法与传统双闭环控制和经典模型预测控制分别进行了仿真和实验比较。结果表明,相对于传统的双闭环控制,采用提出的优化控制方法可以显著改善级联式双向DC-DC变换器的动态性能,而相对于经典的模型预测控制,该优化控制方法运算量减少了45.22%。     

多重化双向DC-DC变换器电流纹波分析

在电能变换装置中,通过并联DC-DC变换器来增大功率是常见的方法;而其电流纹波对装置的体积和重量有重大的影响。在时域内依据单个DC-DC变换器和多重化双向DC-DC变换器电流波形特征,在单个DC-DC变换器电感电流连续状态下导出了多重化双向DC-DC变换器与单个DC-DC变换器电流的脉动率比与占空比的定量表达式;在频域内分别对单个DC-DC变换器和多重化双向DC-DC变换器在单个DC-DC电感电流连续、断续状态下的电流利用Fourier级数展开,导出了电流各次谐波幅值与占空比的定量表达式。定量表达式和仿真结果均表明,多重化双向DC-DC变换器与单个DC-DC变换器相比,电流纹波及其谐波明显减小。这些定量表达式为大功率DC-DC变换器拓扑结构和工作点的选择提供依据。     

多重化双向DC-DC变换器电流纹波分析

在电能变换装置中,通过并联DC-DC变换器来增大功率是常见的方法;而其电流纹波对装置的体积和重量有重大的影响.在时域内依据单个DC-DC变换器和多重化双向DC-DC变换器电流波形特征,在单个DC-DC变换器电感电流连续状态下导出了多重化双向DC-DC变换器与单个DC-DC变换器电流的脉动率比与占空比的定量表达式;在频域内分别对单个DC-DC变换器和多重化双向DC-DC变换器在单个DC-DC电感电流连续、断续状态下的电流利用Fourier级数展开,导出了电流各次谐波幅值与占空比的定量表达式.定量表达式和仿真结果均表明,多重化双向DC-DC变换器与单个DC-DC变换器相比,电流纹波及其谐波明显减小.这些定量表达式为大功率DC-DC变换器拓扑结构和工作点的选择提供依据.     

矩阵变换器-永磁同步电机驱动系统滑模变结构控制

为了抑制电网电压不平衡的影响,在矩阵变换器-永磁同步电机(MC-PMSM)驱动系统电流控制器设计中引入滑模变结构控制(SMC)策略,取代传统的比例-积分(PI)控制器。分析了电网电压不平衡对矩阵变换器(MC)输出电压的影响,并针对这种扰动和电机参数摄动,建立了永磁同步电机的解耦数学模型(扰动模型);在此基础上,选取积分滑模面和指数趋近律,设计滑模变结构电流控制器。实验结果表明,本文提出的滑模变结构控制策略有效地抑制了电网电压扰动情况下电机电流的波动,效果优于传统控制策略,且控制器参数调节简单,易于实现,具有较强的全局鲁棒性。     

基于自抗扰控制的双向DC-DC变换器并联均流控制

双向DC-DC变换器作为微电网的重要组成部分,可以实现各个微源之间的能量流动,但变换器并联运行时存在均流问题。为了解决双向DC-DC变换器的抗扰动能力和均流控制效果,在建立双向DC-DC变换器数学模型的基础上,设计了一种电压电流双闭环自抗扰控制(ADRC)策略,同时考虑双向DC-DC变换器并联运行的均流特性,将ADRC与中间电流均流控制相结合,提出了一种适用于DC-DC变换器的自抗扰均流控制算法。仿真结果表明,与传统PI控制系统相比,该控制系统具有更优的快速性、鲁棒性和适应性。     

一种宽工作范围Boost电路的滑模变结构控制策略研究

由于Boost变换器自身非线性以及非最小相位的结构特点,传统PI控制器能够保证Boost变换器在所设计的额定工作点附近稳定工作,并取得良好的动态和稳态性能。当Boost变换器的工作状态与额定点发生较大偏差时,其稳定性就无法保证。因此针对Boost变换器在偏离额定工作状态下的稳定性以及动态性能不足的问题,提出了一种滑模变结构控制与PI控制器相结合的控制策略。内环为采用电感电流为反馈量的滑模控制器,外环采用以输出电容电压为反馈量的PI控制器,并在滑模控制器中引入指数趋近律改善性能,提高了Boost变换器在宽范围工作下的稳定性和动态性能。基于Boost变换器模型,针对所提出的控制策略进行控制器参数设计,最后通过仿真与实验验证了控制策略的可行性与有效性。     

大功率低压大电流移相全桥变换器的混合控制

本文提出了一种针对移相全桥PWM DC-DC ZVS变换器的变PI参数控制与智能积分相结合的混合控制策略，以满足大功率低压大电流DC-DC 变换器输出的动态性和稳态性的要求，并利用TMS320F240作为控制芯片。实验结果证明了方案的可行性。     

Buck变换器多幂次趋近律滑模控制研究

为使Buck变换器输出电压响应速度快、增强系统鲁棒性及控制精度,削弱传统滑模控制的抖振现象,提出了一种基于多幂次趋近律的滑模控制策略。根据Buck变换器工作模式,利用状态空间平均化法建立了数学模型,并基于多幂次趋近律设计了对应的滑模控制器。仿真和实验结果表明,相对于传统PI控制策略,采用基于多幂次趋近律的滑模控制策略可使Buck变换器动态响应更快,鲁棒性更好。     

基于精确反馈线性化的直流微电网双向直流变换器反步滑模控制

直流微网中母线电压的变化对负载有很大的影响。储能系统通过双向直流变换器调节直流母线电压的过程中,占空比会大幅度变化,使变换器呈现严重的非线性,导致母线电压不稳定。针对这一问题,将精确反馈线性化与反步滑模控制相结合应用于双向直流变换器中,解决了变换器的非最小相位特性和变结构特性,保证了系统在不确定性和非线性条件下、外界干扰情况下的鲁棒性和稳定性。首先分析了变换器的状态方程,通过坐标变换推导出精确反馈线性化模型,并在此模型上设计了反步滑模控制器。最后利用PSCAD软件进行仿真,验证了所提控制方法的有效性及优越性。     

一种新颖的单PI调节器消除双向有源桥无功功率的方法

双向有源桥Dual active bridge(DAB)因为其简单的结构,在双向能量转换领域非常适用。然而,无功功率却是不可回避的问题,无功功率的存在会降低DAB的效率。文中使用单PI闭环控制器来实现无功功率的消除。建立了在传统控制策略下,无功功率的模型。基于理论,分析了变换器在稳定时不同时间段的运行模态,并且利用了平均电流型建立了变换器的小信号模型,利用Matlab软件搭建了仿真平台,仿真实验结果证实了文中采用的方法的正确性。     

注入式混合有源滤波器的三重滑模变结构控制

有源滤波器(Active Power Filter,简称APF)电流跟踪控制方法的优劣直接影响其谐波治理效果.首先建立了一种新型注入式混合有源滤波器(Hybrid Active Power Filter,简称HAPF)的数学模型,同时针对控制参考信号为周期量这一特征,结合传统滑模变结构控制算法快速性好和递推积分PI控制算法无稳态误差的优点,引入递推积分PI控制算法的控制量作为离散滑模变结构控制器的等效控制,提出了一种三重滑模变结构控制算法.通过仿真,从算法的跟踪速度和控制精度方面,将三重滑模变结构控制算法与传统滑模变结构控制算法以及单一的递推积分PI控制算法进行了比较分析.实验结果证明了该算法的正确性和有效性.     

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。     

基于简化统一模型的DC-DC开关变换器数字优化控制策略

在DC-DC开关变换器大信号运行过程中,变换器的运行模式并不是唯一的。为得到适用于电感电流连续导通模式(CCM)和不连续导通模式(DCM)下DC-DC开关变换器易于实现的数字控制策略,提出了一种基于变换器简化统一离散模型的数字优化控制策略。通过将基于两种运行模式的统一离散模型系数矩阵中的幂指数函数进行线性化处理,得到变换器简化的统一离散模型;基于简化模型的电压电流特性,设计优化目标函数;根据模型的递推状态,最小化目标函数进行优化控制决策;由模型根据递推状态和优化控制进行模型运行模式决策,模型的输出为实际系统提供优化轨迹;根据实际变换器系统与模型输出的偏差来修正优化控制,以补偿实际系统中因寄生参数引起的控制偏差。以Boost变换器为例,建立了变换器的简化统一离散模型,求取了优化控制量,采用数字PI控制器调节控制修正量。仿真和实验结果验证了控制策略能在启动过程中实现对变换器输出电压的快速、无过冲控制,及各种扰动工作条件下对变换器输出电压准确、快速的控制。