宽电压范围高速低压发电机交直变换器的平均电流控制策略

基于双管Buck-Boost变换器,提出一种高速低压发电机交直变换器的平均电流控制策略。高速低压发电机的输出电压宽,低频电压纹波大,难以直接应用于低压直流供电系统,需要对发电机的输出电压进行稳压变换。同极性的双管Buck-Boost变换器适用于宽电压范围输入场合。基于平均开关模型,建立双管Buck-Boost变换器同步工作模式的非理想低频小信号模型,推导关键的传递函数,分析输入参数变化、负载变化以及右半平面零点对控制环路稳定性的影响,提出高稳定性和低输出纹波的宽输入电压平均电流控制策略。通过SABER仿真软件,验证宽电压输入双管Buck-Boost变换器平均电流控制的可行性,设计一台10倍输入电压变化范围的原理样机并进行实验测试,验证了所提出控制策略的可靠性和有效性。     

燃料电池系统宽范围输入电压变换器设计

燃料电池输出特性较软使得其系统中单向DC/DC变换器需要较宽的输入电压,从而限制了该变换器的应用。文章利用双管Buck-Boost级联电路可根据输入电压的大小自动切换升/降压工作状态来获得合适的恒定的输出电压的优点,对该级联电路设计了基于平均电流控制的电压、电流双闭环控制环路,从而实现其在宽范围输入电压下得到恒定的输出电压,可为燃料电池系统后级变换器提供稳定的输入电压,并降低其设计和优化的难度,还有效解决传统单管Buck-Boost电路开关管电压应力过高的问题。仿真和小功率样机的实验研究验证了所提采用双闭环控制环路的升降压变换器在宽范围输入电压下均具有良好的性能。     

一种基于Burst-PWM混合控制的LLC谐振变换器宽电压范围输出策略

LLC谐振变换器一般采用脉冲频率调节(PFM)方式控制输出电压,因此在最大开关频率受限的情况下输出电压范围同样会受到限制。该文提出一种基于突发控制-变占空比控制(Burst-PWM)的混合控制模式以实现LLC变换器的宽电压范围输出。首先分析Burst控制与PWM控制应用在LLC变换器中的特性及其不足之处。采用Burst-PWM混合控制时,PWM控制能够减小Burst开通(Burst-on)时段内谐振腔电流峰值,而Burst控制能够在Burst-on时段内为PWM控制下的开关管提供足够的零电压开通(ZVS)电流。这种方式能够保证变换器在宽电压范围内的特性和稳定性。然后采用状态空间轨迹法给出了谐振腔参数优化设计方法以及确定PWM控制下的最小占空比。最终实验证明了分析的正确性以及所述方法的有效性。     

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。     

Buck-Boost变换器非线性电流控制研究

基于输入输出线性化,提出一种新型Buck-Boost变换器非线性电流控制方法。通过研究系统的内动态稳定性,指出采用电压模式控制时,其内动态不稳定;采用电流模式控制时,其内动态稳定,可通过直接控制电感电流来间接控制输出电压。因此,采用输入输出线性化非线性控制方法推导出新的电流控制律,仿真及实验结果表明,该方法能保证电感电流有效精确地跟踪给定值,输出电压无稳态误差,控制系统动稳态性能良好且对系统参数扰动具有较强的鲁棒性。     

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...     

非理想Buck变换器的分析与设计

平均电流模式控制由于其良好的稳定性、动态性能以及无需斜坡补偿等优点,广泛应用于DC-DC变换器控制。为提高开关变换器的稳态和动态性能、减小变换器模型和实际电路的偏差,本文建立了非理想开关变换器小信号交流模型,给出了平均电流模式控制下非理想等效功率级传递函数,并对电流、电压补偿器进行了分析和设计。最后,通过仿真和实验验证了方法的有效性。     

Boost型DC-DC变换器无源控制研究

首先建立了Boost型DC-DC变换器平均数学模型和EL(Euler-Lagrange,EL)模型,基于变换器的无源性和EL模型,利用阻尼注入方法设计了无源控制器。由于无源控制器对变换器的输出电压控制为间接控制,可产生输出电压稳态误差;对此,提出利用输出电压与期望输出电压差对期望输入电流调整,以抑制输出电压稳态误差。具有期望输入电流调整的无源控制器,可使Boost型DC-DC变换器具有良好的动态与稳态性能。计算机仿真结果表明,本文的Boost型DC-DC变换器无源控制策略是可行的。     

一种离散全局滑模控制Buck变换器设计

为了保持离散指数趋近律法设计的全局滑模控制系统的良好瞬态特性,削弱全局滑模控制系统的抖振,简化离散全局滑模控制律结构和设计,提出了一种结构更简单的离散全局衰减律.理论分析了离散全局衰减律下准全局滑动模态的收敛性和稳态特性,给出了全局衰减控制律的设计方法.仿真研究了离散全局衰减律用于离散全局滑模控制Buck变换器设计的正确性和有效性.仿真结果表明,全局衰减律适用于离散全局滑模控制,削弱了系统抖振.离散全局衰减控制Buck变换器较离散指数趋近控制具有更小输出电压纹波.     

两级式单相逆变器输入电流低频纹波分析及抑制

50Hz单相逆变器时变特性导致前级直直变换器输入电流中含两倍频100 Hz低频纹波,将有可能诱发变换器之间相互作用问题,如稳定性问题、输入纹波电流限制等。基于反向电流增益Ai(s)(输入电流对输出电流)模型,提出一种新的方法,用于分析直直变换器低频纹波特性。建立不同控制方式下的Ai(s)模型,并通过SABER软件仿真得到验证。指出并验证平均电流控制方式相比电压控制方式及开环控方式,在输入电流低频纹波抑制方面更有效,并基于Ai(s)模型给出相关的设计准则。最终给出不同控制策略下输入电流低频纹波仿真及实验作为验证。     

PMW型DC／DC开关变换器非线性闭环控制策略的研究

融合了开关变换器脉动和非线性的特点,提出了积分函数控制新策略,实现了输出电压平均值的即时动态控制,即在电源电压与负载电流瞬态或持续扰动下,开关变换器直流输出电压的动态或稳态输出误差为零。以降压型开关变换器为例,计算机仿真和实验验证了新策略的优良特性。     

多相交错Buck变换器的解耦均流控制方法

对于多相交错Buck变换器,通常采用双闭环控制器调控输出电压,采用均流控制器平衡电感电流.然而,均流环与双闭环往往存在耦合,平衡电感电流的过程会影响输出电压.为此,提出了一种解耦的平均电流均流控制方法,使输出电压调节和电感电流平衡互不影响.首先,介绍了n相交错Buck变换器的工作原理,建立了状态空间平均模型,并推导了传...     

Analysis and design of a ZVS converter for high voltage input–low voltage output application

This paper proposes a full‐bridge (d = 50%) cascaded buck topology which is a very suitable circuit for high voltage input–low voltage output applications with high output current. Benefiting from working under a large duty cycle, the proposed converter can easily achieve zero voltage switching turn‐on and turn‐off of active switches in a full bridge. Small‐signal model of this topology is analyzed through its corresponding peak current mode control. Its small‐signal transfer function is given, and the control loop design is discussed. Advantages of this topology and operation principles are analyzed. Design guidelines, drawn from this analysis, are applied on a low‐voltage (3.3 V) output voltage prototype to validate the proposed concept. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于有源PFC原理的升压型DC/DC空间电源设计

采用有源PFC工作原理实现了一种升压型DC/DC变换器模块。作为空间电源完成由蓄电池输出电压50￣90V范围到稳定的128V输出,所采用的核心控制芯片为L4981A。该变换器的设计采用了双闭环控制,其特点是采用电压误差放大器环节实现输出电压稳定,采用电流环误差放大器环节实现输入电流跟踪输入电压且连续。试验结果表明,该变换器的输入电流连续,输出电压精度高,负载调整率高,电压调整率高,纹波电压较低,EMI强度较低,输出功率达到1.5kW。     

Buck-Boost矩阵变换器的复合控制策略

针对Buck-Boost矩阵变换器实际输出电压与其参考电压间存在较大跟踪误差的问题,提出一种基于重复控制的复合控制策略。阐述了该控制策略的基本原理,构建了以Buck-Boost矩阵变换器中电容电压与电感电流为系统控制变量的复合控制闭环,并就该控制闭环中复合控制器的具体设计方法进行了深入研究,最后构建仿真模型对其控制效果进行了验证,同时与比传统双闭环控制策略进行了对比仿真分析,结果表明:该控制策略不仅有效解决了Buck-Boost矩阵变换器存在的稳态跟踪误差大的问题,而且具有比传统双闭环控制策略更加优良的谐波抑制能力,因而具有更好的应用价值。     

AC/DC Buck-Boost PFC变换器滑模变结构及PI调节器综合控制

以AC/DC Buck-Boost PFC变换器为主拓扑,提出滑模变结构电流内环控制与PI调节器电压外环控制相结合的综合控制系统,以实现变换器高性能的单位功率因数校正.仿真和实验研究结果表明,这种控制系统设计兼有滑模控制动态性能、鲁棒性好与PI调节器稳定性好的优点.     

一种适用于可变阻感负载的交流调压器

提出了一种适用于可变阻感负载的单相交流调压方案.采用PWM控制的AC/AC降压变换器实现了对负载电压的调节.宽幅电流检测确保了负载容量变化时输出电压和输出电流的质量和稳定性.还给出了变负载情况下输出滤波器的设计方法.1kVA样机的实验结果表明,提出的方案在不同容量的阻感负载下均能精确调压,输出电压和输出电流质量均能满足理论要求.     

基于si8250的数字化控制单相功率因数校正器

基于数字控制芯片si8250研制了2660W单相功率因数校正(Power Factor Correction,简称PFC)控制器.提出了采用滑模变结构电流内环与由PI调节器和数字低通滤波器组成的电压外环相结合的控制系统,以实现高性能高速度的功率因数校正.实验结果表明,该变换器能在90～264 V的输入范围内得到420V的稳定直流电压,且具有功率因数高,输出电压纹波小,系统稳定性好等优点.     

Buck变换器的电压电流双闭环终端滑模控制

针对传统单闭环线性滑模控制Buck变换器中存在的响应速度慢、稳态精确度低等问题,提出一种电容电压/电感电流双闭环终端滑模控制方法。考虑负载电阻未知情况,设计负载估计器,限制负载电流在额定范围内以实现过流保护;基于基尔霍夫定律建立Buck变换器在开关导通和关断两种情况下的统一微分方程模型。针对外环电容电压环和内环电感电流环,分别设计终端滑模控制器和线性滑模控制器以满足其不同的控制性能要求,实现电容和电感非线性器件的瞬态性能控制,并在有限时间内输出期望的直流电压。基于滑模存在条件,推导出保证Buck变换器在开关导通和关断两种情况下的统一稳定条件。与传统单闭环线性滑模控制方法的仿真对比证明所提控制方法的有效性和可行性。