基于FPGA的数字控制DC／DC研究

与DSP器件相比,现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)能够实现性能更优的数字控制DC/DC变换器.基于FPGA开发平台.研究了数字化DC/DC变换器的实现方法,介绍了电压模式数字控制器各功能模块及系统的状态机实现.实验系统的测试结果表明,采用FPGA实现数字DC/DC具有较好的性能,具体性能指标完全可以满足要求.     

基于FPGA的DC/DC数字PWM控制器研究

提出了一种采用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)实现高开关频率高精度DC/DC数字PWM控制器的方案.介绍了以CycloneⅡ系列FPGA为数字控制器的数字PWM控制器各个部分的功能及其具体实现.以12V输入、1V输出Sync-Buck为主电路,实现了全数字、高精度、高开关频率的DC/DC开关电源.     

DC/DC数字AVP控制器的设计与实现

提出一种用于DC/DC变换器的数字自适应电压定位(Adaptive Voltage Position,简称AVP)控制器,与一般的控制器相比,它能让变换器使用更小的输出电容,因此可有效降低成本.控制器用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)实现.变换器的开关频率为1MHz,输入电压为12V,输出电压可调节范围为0.875～1.875 V.当负载在0.2～10 A之间突变时,输出电压的变化为40mV.实验结果证明了设计的正确性.     

基于FPGA控制的数字双向DC/DC变换器研究

本文参考国内外双向DC/DC变换器研究文献,设计并搭建了一套基于现场可编程逻辑器件(FPGA)的双向DC/DC变换器装置,整个系统采用交错并联的同步整流Buck-Boost电路作为主电路结构,以FPGA外扩ADC作为控制系统的主要芯片,搭建了数字控制系统平台,分析了数字PWM控制器各个部分的功能及具体实现,在此基础上研究双向DC/DC变换器数字控制技术,比较数字化控制相对模拟控制的优点以及控制系统数字化中遇到的问题及其解决方案。     

DC-DC变换器数字PWM控制器的研究

提出了一种高开关频率DC/DC变换器的基于现场可编程逻辑器件(FPGA)的数字PWM控制实现方案。介绍了以FPGA为主控制器的数字PWM控制器的结构,分析了各个部分的功能及其具体实现,以12V输入、1V输出Sync-Buck为主电路,宽关现全数字高精度高开关频率DC/DC变换器。     

基于CAN总线的并联DC/DC变换器数字均流技术

提出了一种采用控制器局域网(Controller Area Network,简称CAN)现场总线进行通信,实现DC/DC变换器并联均流的控制方案.该方案采用数字均流方法,提高了电源系统的可靠性和抗干扰能力.利用DSP芯片内部的CAN控制器,使设计简化,减少硬件开销.该方案在250W的DC/DC通信电源并联系统中得到了成功的应用,可以作为一种带有总线竞争的通用数字均流技术.     

基于FPGA的高精度数字PWM DC/DC控制器设计

提出了一种采用现场可编程门阵列(FPGA)实现数字化高精度PWM型DC/DC的方案,介绍了基于FPGA的DC/DC数字控制器中A/D转换、数字PID控制器、数字PWM的功能及实现,重点描述了采用混合PWM方法实现高分辨率、高精度数字PWM的设计.仿真结果表明数字PWM达到8位分辨率,1MHz的输出频率.该设计实现了系统的高速动态响应,达到精确控制的良好效果.     

高频多相数字DC/DC控制器的设计

介绍了应用于低电压、大电流高频多相数字DC/DC控制器的设计.该控制器采用数字PID算法、电压模式控制,具有DVS功能.控制器在现场可编程门阵列(FPGA)上实现,采用Dither数字脉宽调制(DPWM)结构获得1MHz的开关频率.采用该控制器的四相Buck电路输入电压为12V,输出电压由8 bit VID码控制从0～1.6 V可调,每相电流20A.实验结果证实了控制器的性能以及设计方法的正确性.     

AC/DC开关变换器的神经网络控制

AC/DC开关变换器非线性程度很高,输入电流为非正弦形式,功率因数极低.为改善功率因数,研究了使用神经网络控制器(NNC)对AC/DC开关变换器进行控制,并与传统的电流模式控制器(CMC)的控制效果进行了仿真比较.结果证实,使用神经网络控制器可以获得很高的功率因数;在参数变化时,神经网络控制器比电流模式控制器的控制性能更佳,且容错能力异常突出.     

基于预测模糊PID控制的航空DC/DC变换器设计

针对高性能的航空静止DC/DC变换器采用的数字控制系统存在的延迟问题,提出一种基于预测模糊PID控制策略的DC/DC变换器实现方法.选用双管正激电路(TTFC)为主功率电路,采用DSP芯片TMS320LF2407为主处理单元,对系统的硬件、软件进行设计,调试出一台500W的DC/DC变换器原理样机.实验结果表明,该控制器完全补偿了数字控制系统的控制延迟,极大节约了数字控制器的资源,控制效果良好,样机的性能基本达到预期技术指标.     

Digital Control Technologies for DC/DC Switching Converters

An overview of recent advances in digital control of low-to medium-power DC/DC switching converters is presented.Traditionally,analog electronics methods have dominated in controlling such DC/DC converters.However,with the steadily decreasing cost of ICs, the feasibility of digitally controlled DC/DC switching converters has increased sig-nificantly.This paper oudines a sample of digital solutions for DC/DC switching converters to enhance the performance of DC/DC switching converters.Furthermore,latest research activities pertaining to applications for steady-state and dy-namic performance improvement,such as efficiency optimization,controller auto tuning,and capacitor charge balance control, is discussed.These applications demonstrate the significant advantages and potentials of digital control.     

DC/DC升压变换器串级控制

为改善DC／DC升压变换器的控制性能，设计了一种串级结构的控制器。控制器的外环采用PI控制算法，以电容电压为被控量，内环则采用积分增益可调的PI控制算法，以电感电流为被控量。该种结构的控制器不但有效解决了系统非最小相位特性给控制器设计带来的难题，而且可使被控系统获得良好的动态特性，并对系统参数变化有着很强的鲁棒性。对DC／DC升压变换器的仿真结果表明，该控制方案是可行的。     

直流无刷电机高精度电流采样系统设计

为及时、准确地采样直流无刷电机(BLDCM)绕组中的电流值,以实现电流闭环控制,针对常用的直流无刷电机电流采样方法中电路复杂,分立元件温漂严重,调整困难,可靠性低等问题,提出了一种高集成度、高精度的电流采样方案.该方案以FPGA为控制芯片,电流检测调理和A/D转换电路均采用精度高、温度稳定性好的集成芯片实现.消除了分立元件温漂大、抗干扰能力弱的缺陷.采用PWM周期中点采样法,克服了功率管开关噪声对电流采样精度的影响.实验结果表明,整个电流采样系统线性度好、精度高、实时性好,为高品质电流环控制提供了可靠保证.     

基于变结构的协同控制方法及其在DC/DC开关变换器中应用

为解决滑模控制因开关频率不固定而不能实用的问题,引入协同控制方法并将其应用于DC/DC开关变换器。简要介绍协同控制方法的解析生成过程。利用变结构理论分析协同控制方法的收敛速度以及对外部干扰和内部参数变化的鲁棒性。分析表明,协同控制方法开关频率恒定、容易数字实现和离开流形的动态特性较好;从任意初始状态都能按指数收敛到流形;对满足一定匹配条件的系统内部参数扰动和外部干扰具有不变性。以带恒功率负载的Boost变换器为例,讨论了协同控制器的设计问题,给出该闭环系统的稳定条件,基于稳定条件设置协同控制参数。Simulink仿真结果表明,协同控制器能渐近稳定在目标工作点上,对负载突变和负载功率突变具有较强的鲁棒性。     

基于DSP的DC/DC Boost PFC模块的并联交错控制研究

本文提出了一种简单的PFC模块并联交错数字控制方案.以三个模块并联为例,利用平均电流控制策略,仅用一个控制器实现了DC/DC Boost PFC模块的并联控制,开关频率为120kHz,取得了良好的均流性能,降低了功率开关管的电流应力;同时,使它们的高频开关相位均匀错开120°,实现了电感电流的交错,减小了输入电流的高频纹波,减小了输入EMI滤波器的差模电感.实验结果证明了该控制方案的可行性,为并联的功率因数校正模块的数字控制提供了一个良好的解决方案.     

移相全桥DC/DC变换器数字控制器设计与仿真

近年来DC/DC变换器向小型化、模块化和智能化的方向发展,数字化的变换器控制设计成为了研究热点。针对移相全桥DC/DC变换器的小信号动态模型,阐述了其数字控制器的设计方法。基于Matlab/Simulink,搭建了数字控制器的仿真模型,对控制器的设计方法进行了验证。     

基于2型模糊集小脑模型的DC/DC变换器控制系统

随着新能源行业的不断发展,DC/DC变换器越来越多地被运用于各行各业,而DC/DC变换器在负载的效率直接影响到整个系统的效率。因此针对DC/DC变换器,以BUCK电路为例,设计了一种基于滑模区间的2型模糊小波的小脑模型关节控制器(T2WFCMAC)的控制系统。该系统包括主控制器和鲁棒补偿控制器。主控制器是T2WFCMAC,用于模拟理想控制器,鲁棒补偿控制器用于补偿主控制器和理想控制器之间的逼近误差。为了提高控制系统的鲁棒性,采用滑动模态超平面,利用梯度下降法得到了T2WFCMAC参数调整的自适应律。通过李雅普诺夫函数来验证控制系统的稳定性。最后,通过搭建试验平台,验证该方法在负载电阻变化情况下是否比传统PID控制和普通模糊控制更加有效。