脉冲序列控制DCM Buck变换器输出电压纹波研究

针对脉冲序列控制开关DC-DC变换器的非线性控制特性导致输出电压纹波较大,研究脉冲序列控制方法,并对工作于电感电流断续模式的脉冲序列控制Buck变换器进行分析.该方法通过调整两组预先设定的控制脉冲的组合,实现开关变换器输出电压的调整,针对其控制特性研究存在滤波电容等效串联电阻时变换器在不同工作状态下的脉冲序列组合方式,最后基于现有的纹波分析方法分析其实际情况下输出电压纹波特性,为脉冲序列控制的实际应用提供参考.仿真实验结果表明脉冲组合及纹波分析的结论与实际相吻合.     

固定导通时间半滞环脉冲序列控制Boost变换器研究

针对工作于电感电流连续导电模式的脉冲序列控制开关变换器存在的低频振荡问题,提出了开关变换器的固定导通时间半滞环脉冲序列控制技术,分析了固定导通时间半滞环脉冲序列控制连续导电模式Boost变换器的工作原理及其控制规律。研究结果表明,半滞环脉冲序列控制消除了脉冲序列控制连续导电模式Boost变换器存在的低频振荡现象。     

开关DC-DC变换器双频率脉冲序列调制技术

提出一种新颖的开关DC-DC变换器调制方法:双频率脉冲序列调制(bi-frequency pulse train modulation,BF-PTM)方法。BF-PTM通过对两组频率不同、但导通时间相同的控制脉冲进行调制,实现开关变换器输出电压的调节。BF-PTM适用于各种开关变换器拓扑。以电感电流断续模式(discontinuous conduction mode,DCM)Buck变换器为例,分析BF-PTM开关变换器的工作原理及控制特性,并进行相应的仿真及实验研究。研究结果表明,BF-PTM控制开关变换器具有优于PWM开关变换器的瞬态响应和电磁干扰特性。     

PWM调制脉冲序列控制Boost变换器

提出了开关变换器的PWM调制脉冲序列(Pulse Width Modulated Pulse Train,简称PWM-PT)控制方法.PWM-PT控制通过将开关变换器输出电压与参考电压进行比较,产生PWM调制信号,并根据调制信号的电平相应地选择高功率控制脉冲或低功率控制脉冲实现变换器的控制.以电感电流断续工作模式Boo...     

谷值电流型脉冲序列控制反激变换器分析

工作于电感电流连续导电模式(CCM)的脉冲序列控制反激变换器存在的低频振荡现象,严重影响了脉冲序列控制开关变换器的稳态及瞬态性能。为消除该低频振荡现象,提出了开关变换器的谷值电流型脉冲序列控制技术。在一个开关周期内,谷值电流型脉冲序列控制开关变换器的励磁电感储能变化量为零,有效解决了脉冲序列控制CCM反激变换器的低频振荡问题。论文对谷值电流型脉冲序列控制CCM反激变换器的工作原理及控制策略进行了系统、深入的分析。研究了不同负载时控制脉冲循环周期内的脉冲组合方式和输出电压纹波。设计实现了谷值电流型脉冲序列控制器,仿真与实验结果验证了理论分析的正确性及控制器设计的可行性。     

电流型双频率脉冲序列调制开关变换器

提出了开关变换器电流型双频率脉冲序列调制BF-PTM方法,研究了电流型BF-PTM的控制策略。电流型BF-PTM控制技术无需误差放大器及其相应的补偿网络,具有结构简单,稳定性好,动态响应速度快,电磁干扰噪声水平低,易于实现等优点;此外,通过将电感电流引入到控制环,易于实现电流型BF-PTM控制开关变换器的过电流保护和多变换器的并联均流控制。以电感电流断续导电模式Buck变换器为例,对电流型BF-PTM控制开关变换器进行了研究,仿真及实验结果表明,电流型BF-PTM比传统的电流型PWM具有更快的动态响应速度和更低的电磁干扰噪声。     

基于SEPIC的新型高增益DC-DC变换器及衍生拓扑分析

针对光伏并网系统中单开关升压变换器（如SEPIC、Boost、准Z源、二次型）电压增益低和半导体器件电压应力大的问题,提出1种基于SEPIC的外部升压型高增益DC-DC变换器。首先对所提变换器在电感电流连续导通模式和断续导通模式下的工作原理和稳态特性进行详细分析,并与其他新型拓扑进行性能对比。在此基础上,给出了基于外部升压网络的衍生拓扑。最后,通过搭建1台400 V/200 W的实验样机证明了理论分析的准确性。所提变换器利用阻抗网络和开关电容单元构成的外部升压网络提升了SEPIC变换器的电压增益,并改善了半导体器件电压应力大的缺点。     

ZVS双向DC-DC变换器在超级电容能量回收中的研究

针对超级电容器能量回收系统采用硬开关电路存在损耗大的问题,研究了一种基于谐振的双向DC-DC软开关拓扑结构,该拓扑使用四个功率开关管实现功率双向流动,通过开关管的零电压(ZVS)导通,减小了开关损耗。分析了变换器在Buck和Boost模式下的工作模态,并推导了稳态工作时的基本方程。建立了20V/100V、240W双向DC-DC变换器的仿真模型,研制了实验样机,对变换器的工作模式进行了仿真和实验,仿真和实验结果表明变换器的效率可达到95%以上。     

开关DC/DC变换器多级脉冲调节控制方法

提出了一种新型的开关DC/DC变换器控制方法--多级脉冲调节(MPA)控制方法.MPA控制器在每个开关周期起始时刻根据变换器的输出电压误差,在强弱等级不同的多级脉冲中选取一个作为该周期的有效控制信号.文中分析和讨论了MPA控制原理,研究了工作于电流断续模式的MPA控制Buck变换器的工作过程和小信号模型.分析结果表明,MPA控制具有优异的鲁棒性、瞬态特性和稳态特性.仿真和实验结果验证了理论分析的正确性.     

通过小信号环路估计DC-DC开关变换器的大信号稳定区域预测

基于经典线性频域理论可设计DC-DC开关变换器的相对稳定性,系统在小信号扰动下的工作特性得以简便地预测与校正。由于环路增益设计通常留有足够的稳态裕量,因此闭环控制系统也可达到一定范围内的大信号稳定。本文以平均电流控制Boost变换器为典型研究对象,通过建立Boost变换器的控制模型分析其大信号稳定性。借助范数不等式推导出Boost变换器的充分稳定条件,以此估计出系统的稳定区域,并揭示小信号环路增益对大信号稳定区域的影响。最后,通过搭建实验样机验证了该思路的正确性。     

电流型脉冲序列控制单电感双输出Buck变换器

提出了一种电感电流断续工作模式(DCM)单电感双输出(SIDO)Buck变换器的电流型脉冲序列(PT)控制方法。为避免两路输出的交叉影响,应用时分复用理论,由时分复用信号决定两路输出中相应输出支路的调节,从而实现每一个输出支路的独立调节,避免了两个输出支路的交叉影响;通过在脉冲序列中加入空白脉冲,改善了变换器轻载时的瞬态响应及开关损耗;在控制回路中引入了电流环,实现主功率回路的逐周期限流。有别于传统电流型脉冲宽度调制(PWM)控制技术,电流型PT控制不需要误差放大器及相应的补偿网络,因此具有实现简单和瞬态响应快的优点。仿真与实验验证本文研究结果的正确性。     

开关DC-DC变换器电容电流脉冲序列控制

提出一种电容电流脉冲序列(CC-PT)控制技术。与传统脉冲序列(PT)控制技术不同,CC-PT控制技术通过采样电容电流与预设高、低基准电流比较,得到两组频率相同、占空比变化的高、低功率控制脉冲。以CC-PT控制Buck变换器为例,阐述了其工作原理,分析了其控制特性。理论分析与实验结果表明,CC-PT控制技术采用电容电流作为内环反馈,限制了电感电流纹波的变化范围,有效抑制了低频振荡,减小了变换器输出电压纹波。实验结果表明,CC-PT控制连续导电模式(CCM)开关变换器同样具有PT控制瞬态响应速度快的优点,且具有比PT优越的稳态特性。     

模块组合多电平变换器的脉冲调制方案对比

主要分析了模块组合多电平变换器的拓扑结构和工作原理,根据实际需要分析了模块组合多电平变换器各功率模块的SPWM脉冲的时序,基于现有的MMC样机和控制系统提出了两种SPWM脉冲调制方案,即载波移相方案和脉冲移相方案.本文详细分析了两种脉冲调制方案的原理,并进行了基于QuartusⅡ软件的仿真和样机实验研究.实验结果表明:...     

Current-Mode Pulse Train Controlled Quadratic Boost Converter Operating in Discontinuous Conduction Mode

Unlike the conventional pulse width modulation control, a unique current-mode pulse train (CMPT) control technique presents a different nonlinear dynamics associated with the power electronics system. The quadratic boost converter in discontinuous conduction mode (DCM) is examined under CMPT control. The control performance of the system is studied by analyzing the combination of high-power control pulse P_H and low-power control pulse P_L of a control pulse repetition cycle in regulating the output voltage. The computer simulation is accomplished to capture the gist of the system dynamics revealing the periodic transition manifested due to border collision bifurcation under the influence of the variation in input voltage and load resistance. The stability of the system is assessed with the evidence of loci of eigenvalues from two-dimensional discrete-time model and maximal Lyapunov exponents obtained using QR decomposition algorithm. An experimental setup is also developed to verify the simulated and analytical dynamics witnessed.     

Input parallel–output parallel connected modular nonisolated DC-DC converters with current self-sharing capability operating in discontinuous conduction mode

This paper covers the self-sharing analysis of dc-dc nonisolated converters with input parallel–output parallel (IPOP) configuration and operating in discontinuous conduction mode (DCM). The main contribution of the proposed system is its capability of providing self-sharing of the currents on both sides of each individual converter, without average current sharing control, even in the face of parametric variations. This self-balance only occurs for DCM. When the addressed converters operate in continuous conduction mode (CCM), the self-sharing does not occur naturally under parametric differences among them, requiring the use of additional control loops. The use of self-sharing converters in nonisolated converters simplifies the control system, it makes the modular solution being attractive for many applications, and it increases the power range that the DCM converters may be applied. This paper brings the theoretical study of self-sharing of the current mechanism to six basic nonisolated converters operating in DCM. The self-sharing is verified by experimental results, which are obtained from three modules of dc-dc SEPIC converters. Both converters were designed to operate with 200-V input voltage, 125-V output voltage, 1500-W rated power (500 W each module), and switching frequency at 30 kHz.     

多电平逆变器PWM控制方法的研究

近年来,多电平逆变器在大功率场合应用越来越广泛.基于空间矢量原理提出了一种新的多电平PWM控制方法,这种PWM方法称为多电平最优空间矢量PWM方法(MOSV PWM),可用于多电平串联逆变器供电的压频比控制的异步电动机调速系统.仿真结果表明,MOSV PWM方法与多电平载波方法和单脉冲法相比有许多优点,可以在线实现,输出线电压THD低,开关频率低.这种方法可以推广用于其它类型的多电平逆变器,除电机传动外还可以用于静态无功补偿和其它FACTS场合.     

错时采样空间矢量调制的级联型多电平变流器及其在并联有源电力滤波器中的应用

介绍了错时采样空间矢量调制的基本原理,讨论了组合变流器与级联型多电平变流器的等价关系,提出了错时采样空间矢量调制在级联型多电平变流器中的实现方法,并进行了实验验证.给出了基于错时采样空间矢量调制级联型多电平变流器的并联电力有源滤波器的拓扑结构,设计了其交、直流控制系统,并以仿真和实验结果加以验证.仿真和实验结果表明,基于错时采样空间矢量调制级联型多电平变流器的并联有源滤波器可以在较低的开关频率下准确、有效地补偿负载谐波和无功功率.