双向DC／DC变换器中电流断续的全数字控制研究

基于DSP TMS320F2407A的控制系统,提出了一种在电流断续时采用开环控制的策略。通过采样输入输出电压计算电感的平均电流,用这个平均电流进行PI调节。实验结果表明,当电感电流断续时,该控制策略可以很好地实现电路的恒流控制。     

三端口DC/DC变换器预测电流移相控制

针对微电网储能系统中三端口DC/DC变换器,研究了基于半开关周期采样和全开关周期采样的预测电流移相控制。分析了变换器的工作状态和开关模态,采用Y-△等效变换得到电感电流斜率,在每个开关周期驱动信号的中点时刻采样电感电流,计算不同阶段变换器的电感电流增量。基于电流采样值和电流参考值预测变换器下一个开关周期上升沿和下降沿移相比,更新该移相比使电感电流达到参考值。然后分析了两种采样模式下电感电流中直流分量消除机理,并给出三端口DC/DC变换器闭环控制策略。仿真结果验证了该控制方法的有效性,较好地解决了三端口DC/DC变换器直流偏置问题,提高了系统的动态响应和鲁棒性能。     

数字电流滞环控制的Buck-Boost DC/DC变换器

基于Buck-Boost DC/DC变换器,提出了一种数字电流滞环控制方法,根据输入输出电压、输出电流的采样信息及输出电压偏差反馈增益,计算出所需平均电感电流,并将电流控制在该平均电感电流的一个滞环宽度内.详细分析了负载突变和启动过程中输出电压的动态响应,给出了参数选择及设计过程,经实验验证了输入电压及负载对输出电压的影响,结果证明了该控制方法的可行性和理论分析的正确性.     

宽负载范围高效率升压型DC/DC设计技术研究

为解决传统DC/DC开关电源在轻负载下的低转换效率问题,这里通过深入研究功率损耗的来源,采用过零检测技术和脉冲宽度调制(PWM)/跳周期调制(PSM)自动切换技术相结合方式。提升了不同负载下的转换效率。一方面通过过零检测技术在电感电流下降到零时及时关断续流管,防止电流倒灌回电源造成能量损耗;另一方面在轻载时采用PSM跳过部分周期减小了工作频率,即减小了开关损耗和驱动损耗,提高了系统的转换效率,解决了DC/DC开关电源在轻载时效率低的问题。基于0.18μm BCD工艺完成了对所提出方法的物理实现与测试验证。测试表明在输入电压为3.7 V,输出电压为4.6 V时,系统可以实现PWM模式和PSM模式之间平稳切换,并且在电感电流过零时能及时关断续流管。在10～900 mA整个全负载电流范围内,最高效率可达97%,最低效率高达92.22%。     

混合动力车用全数字电流控制型双向DC/DC变换器

立足于混合动力车用双向DC/DC变换器,阐述了车辆对应不同的工况下,变换器的各种工作模式,引出了全数字电流控制型双向DC/DC变换器所面临的一些技术难点。通过理论分析和数学推导,并充分考虑工程应用中的实际因素,提出了基于平均电流的控制算法以及断续同步整流模式的数字控制策略,该方法利用单一电流采样电阻完成变换器的多模态双向恒流控制,并且在反向小电流区域内进一步提高了变换器的效率。依据所提出的控制策略,研制了适合于48V蓄电池供电的800W试验样机,试验结果证明了此方法的有效性和可行性,可应用于混合动力车驱动系统中。     

双向DC/DC变换器轻载损耗和效率最优化分析

双向DC/DC变换器的轻载效率问题一直是困扰设计者的一大难题。为在轻载情况下减小损耗,提高效率,对以交错并联为拓扑结构的双向DC/DC变换器工作中的功率损耗进行了综合性地分析和研究。以两相Buck+Boost交错并联双向DC/DC变换器运行在Buck模式下作为模型,分析和推导了电感电流断续模式(DCM)和电感电流连续模式(CCM)下的功率损耗公式,对其在轻载情况下的工作频率进行最优化调整,从而给出了使损耗达到最小化的设计准则。通过实验验证了理论分析的正确性,为多相交错并联双向DC/DC变换器提高轻载效率的设计提供了理论基础。     

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.     

双向DC/DC变换器滑模控制新方案研究

根据双向DC/DC变换器在电感电流连续模式(CCM)和断续模式(DCM)下的电路特性,以双向Buck变换器为例,提出了一种新型滑模控制策略,通过对双向Buck变换器在CCM和DCM下的建模分析,给出了改进的滑模控制矩阵方程和控制规则,并且讨论推导了此时的滑模存在条件和稳定条件,给出了结合滞环控制的滑模控制器设计方案。实验结果证明,该滑模控制系统具有良好的鲁棒性和快速的动态响应速度。     

基于PFF控制的双向DC/DC变换器的研究

以推挽全桥双向DC/DC变换器为研究对象,分析了其能量可双向流动的可行性,重点介绍了比例-前馈(PFF)控制算法在推挽全桥双向DC/DC变换器中的应用,并与PI控制算法进行了对比分析。根据推挽全桥双向DC/DC变换器的硬件条件,采用了同步整流技术。针对变换器的升压软起动问题,提出了一种根据电感电流控制占空比的升压软起动方法,仿真结果证明其能够有效防止升压起动时电感饱和的问题。最后,通过实验验证了所提控制方案的正确性和可行性。     

平均电流控制下的DC/DC变换器大小信号统一动态模型

提出了适合平均电流控制下DC/DC开关变换器的大小信号统一模型.此模型可用于Buck、Boost和Buck-Boost变换器.它由两部份组成:一部份是开关变换器的平均电路模型;另一部分是平均电流控制器的电路模型.以平均电流控制下的Boost变换器为例,通过实验证明所提出的模型能够准确地预测平均电流控制下DC/DC变换器的稳态、小信号和大信号动态特性.     

半桥三电平逆变器输出不对称交流时直流侧电容电压的分析

多电平逆变器能够产生多阶梯、低失真的电压波形,尤其适用于高压大功率的场合.但是如果输出的电流波形不对称,那么中点电位就会严重偏移.本文以全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)中的快速控制电源为背景,首先对三电平PWM逆变器以及二极管整流器进行分析,根据开关器件的不同状态总结出三电平PWM电路的四种工作模式,然后针对感性负载通过带有直流分量的正弦电流的情况,采用电流充电法和能量守恒法分析出的逆变器直流侧电容电压的变化情况并推导出单位周期内电容电压变化的公式,最后通过仿真与试验进一步验证两个公式的合理性和正确性.     

基于TMS320F28027的数字控制移相全桥DC/DC变换器设计

采用数字控制是未来电源的发展趋势。利用TI公司数字电源控制芯片TMS320F28027,设计了采用峰值电流控制的移相全桥零电压DC/DC变换器。采用原边加入钳位二极管和谐振电感的移相全桥主电路,简述了其抑制输出整流管电压尖峰的工作原理。在Matlab/Simulink环境下对建立的峰值电流模式控制系统模型进行了仿真,并设计了一台1.2kW的样机。仿真和实验结果表明,电源设计方案可行。     

新型非隔离负电压DC/DC开关电源的设计与实现

针对现有非隔离负电压DC/DC开关电源在带负载能力以及输出纹波上的不足,提出了一种基于峰值电流控制的新型非隔离负电压DC/DC开关电源,实现在连续电流模式(CCM)下输出电容能始终通过输出电感得到充电.进而有效抑制输出纹波的影响,确保了负电源的高效率工作和带负载能力.实验结果验证了设计的可行性和有效性.     

风光互补双输入DC/DC变换器研究

针对目前风光瓦补系统中风电和光电在能量合成时能量利用率低的问题,研究了双输入DC/DC变换器.分析了主电路工作状态和核心储能元件电感上的电流波动大小,通过静态分析得出输入电压、电流、占空比及输出电压、电流之间的关系.提出了交替工作的驱动方法,避免了风电和光伏电池的串联,提高了能量利用率.理论计算表明,相对于同时关断,该...     

利用DSP实现无输出电压采样的功率因数校正

本文提出了一种无输出电压采样的PFC控制策略,该控制策略既不需要采样电感电流,也不需要采样直流输出电压,输出电压通过电压控制增益K直接控制,电路成本得到降低。由于该控制策略算法比较简单,计算量大大减小,DSP处理速度与开关频率之间的矛盾得到缓解,PFC电路的工作频率可以提高。通过制作实验室模型,编写了DSP程序,利用TMS320LF2407A定点DSP实现了开关频率为100kHz的单相PFC电路的数字控制,获得了满意的效果。     

基于有限时间一致性的直流微电网分布式协同控制

直流微电网的控制目标主要是实现维持电压稳定和负荷比例分配,传统的下垂控制无法同时兼顾两个控制目标,而集中控制存在依赖中央控制器等弊端。文中提出一种基于有限时间一致性的直流微电网分布式控制策略,在下垂控制的基础上,提出包括电流矫正控制和电压调节控制的分布式二次控制。该策略基于多代理系统及其分布式交互协议实现,各分布式电源代理仅与邻居交互输出电流信息,通过有限时间一致性协议,完成各分布式电源的输出电流按比例分配,并利用平均输出电流进行电压协同调节。所述控制策略以分布式的方式实现,能够满足分布式电源即插即用的要求,采用有限时间一致性算法具有较好的收敛性能。为验证该策略的控制效果,在PSCAD/EMTDC中建立了详细的直流微电网模型进行仿真。结果表明所述策略可以有效地完成直流微电网电压稳定和负荷比例分配的控制目标。     

单相整流电路输入正弦电流的控制方法

在BOOST电路基础上提出了一种单相整流电路输入正弦电流的控制方法 ,使交流侧电流在电源电压小于整流侧直流电压时保持连续可控性 ,从而达到改善输入电流波形与输入功率因数的目的。     

无电流传感器的PWM整流器的仿真研究

三相AC/DCPWM整流器能提高电力系统功率因数,减少谐波污染,用于变频器的整流侧可使功率双向流动。对其控制方法有直接电流控制和间接电流控制两种,前者至少需要两个高性能的电流传感器。本文提出了采用电流观测器的间接电流控制方法,既克服了相位和幅值控制的间接电流控制方法中动态响应不好的缺点,又节省了昂贵的电流传感器,具有成本低的优点。该电流观测器由检测电网电压、整流器直流输出电压和三相开关函数来估算电流值,其关键部分是开关函数的检测和输入电流的构造。文中通过理论分析得到了电流观测器的数学模型。在一定的假设前提下,推导出了电流观测值的简化表达式。采用Matlab数字仿真的方法得到了电流观测器的值,并与直接电流控制检测的实际电流波形进行了对比。最后在功率开放平台PE鄄PRO上做了实验验证。     

高精度逆变电源输出电压直流漂移的调偏控制

逆变器中的隔离环节、各功率器件等存在漂移和特性不对称以及正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)都会引起逆变电源输出电压的直流漂移。该文提出了一种高精度逆变电源输出电压直流漂移的调偏控制方案,系统采用基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的全数字控制。给出了直流调偏控制的基本原理及其闭环控制系统。分析了模数转换器(analogue-to-digital converters,ADC)精度与数字脉宽调制(digital PWM,DPWM)精度之间的关系,并给出了抑制极限环振荡的必要条件。提出一种提高DPWM精度的新方法,可以进一步提高直流调偏控制的精度。最后,在一台单相8重化9电平电压型逆变器的实验平台上进行实验验证,实验结果表明了该控制方案的有效性。