兼顾稳态效率和暂态升压能力的LLC变换器

针对服务器前端电源等对稳态效率和暂态升压能力具有特殊需求的应用场合,在LLC谐振变换器的整流电路中引入辅助开关网络,得到了一种改进的LLC谐振变换器。在额定输入电压附近,辅助开关网络保持关闭,变换器采用脉冲频率调制(PFM)调节输出电压;而当输入电压跌落时,辅助开关网络采用脉宽调制(PWM)策略,工作状态和Boost变换器类似,使变换器获得了额外的升压调节能力。对改进的LLC变换器的工作过程、电压增益特性进行分析,并给出了参数设计的方法。励磁电感的设计只需考虑稳态工作点的性能需求,与电压增益范围无关,有效减小了传统LLC变换器变压器因励磁电感过小而额外引入的环流损耗。最后通过实验验证了所提方案的可行性和有效性。     

Boost变换器滑模控制方法及其实验研究

通过对Boost变换器稳态平衡点的计算，可构造其时变滑模控制方法，该控制方法在滑模面的设计中引入了变换器参数的变化，并且充分利用Boost变换器独特的电路结构，具有较好的瞬态响应特性和启动特性，在理论分析的基础上，给出了详细的计算机仿真及电路实验结果。     

Buck变换器非线性控制器设计

针对Buck变换器的非线性特性,提出了采用反步法和反步滑模法控制非线性系统的控制策略。基于对Buck变换器数学模型的分析,论述了反步法控制器的设计,实现了当Buck变换器参数发生变化时,电容电压和电感电流对给定参考信号较好的跟踪;将反步法与滑模控制相结合,设计了反步滑模控制器,进一步改善了系统的跟踪性能。使用System Generator在Matlab环境下进行系统建模及仿真研究,结果表明,反步法和反步滑模法的非线性系统控制器效果良好。     

DC/DC变换器时不变滑模控制与单周期控制性能比较研究

本文在分析DC／DC开关变换器滑模控制方法的基础上，针对以往开关变换器滑模控制器抖振现象严重的缺点，通过引入趋近律的方法，以Buck变换器为例，给出了一种适合PWM控制方式的时不变滑模控制器的设计方法。仿真结果表明，该控制方案可以减少系统超调，动、静态特性较好，并能有效削弱滑模运动的抖振现象。     

控制受限滑模控制Buck变换器设计

分析控制受限的传统滑模控制Buck变换器的滑动模态区与滑模系数和Buck变换器电路参数的数量关系,结合滑模控制开关变换器的主电路参数和性能要求,给出实现系统期望性能指标的滑模系数的设计方法,获得无输出电压振荡的滑模控制Buck变换器。仿真和实验结果验证了提出的滑模系数设计方法的有效性和可行性。     

开关变换器的时变滑模控制方法研究

提出ＤＣ／ＤＣ开关变换器变滑模控制的统一综合方法，并以Ｂｕｃｋ型变换器为例，对其闭环特性进行了分析，给出其在滑模面上的等效控制与运动方程。计算机仿真及实验得到 与理论分析相一致的结论。     

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.     

DC-DC变换器新型趋近律滑模控制

针对DC-DC变换器中传统等速趋近律趋近时间长、抖振严重的问题,提出了一种新型趋近律控制方法,用于提高滑模变结构控制系统中趋近滑模面的速度、抑制滑模固有的抖振问题。同时,在传统的滑模电压控制(SMVC)的Buck变换器数学模型基础上,增加了电感电流状态变量,给出了Buck变换器数学模型。最后,利用新型趋近律对Buck变换器滑模控制器进行了设计,并且与PI控制器、等速趋近律方法进行了比较。仿真结果表明,所提的控制方法能够有效地提高系统的静态、动态特性与鲁棒性。     

滑模控制Buck三电平变换器

滑模控制具有鲁棒性强、动态品质好等优点,本文尝试将滑模控制引入三电平变换器。以Buck三电平变换器为例,给出了滑模控制的分析和设计方法,包括滑模面的选取、等效控制、稳定性和存在性证明,最后进行了实验验证,将滑模控制Buck三电平变换器与传统PWM控制Buck三电平变换器进行了分析和比较。研究结果表明,相对于PWM控制的Buck三电平变换器,滑模控制Buck三电平变换器的鲁棒性和动态品质得到较大提高。     

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。     

Application of GaN in Hard-switching Converters:Challenges and Potential Solutions

This paper overviews the benefits,challenges,research trends and potential solutions on the design and application of gallium nitride(GaN) technology in hard-switching power electronic converters from the device level up to converter level.     

基于MATLAB/Simulink的仿真平台在分析开关电路中的应用

讨论MATLAB/Simulink环境下PWM直流变换器的状态空间计算问题，构建了对硬开关、软开关电路都适用的开关系统仿真平台。直接采用状态方程并借助于Simulink提供的紧凑结构，所建平台具有稳定、高效等优点。对硬开关、软开关电路的算例证实了本文所建仿真平台可行、有效。     

Soft-switching PWM DC-DC converter with reduced circulating current

Soft-switching phase-shifted PWM converters have attracted much attention because of their low switching losses, constant frequency operation and simple control. However, a circulating current flows through the transformer and the primary bridge circuit during the free-wheeling interval, resulting in relatively high current stresses on the transformers and switching devices compared with those of conventional hard-switching PWM converters. This paper presents an improved soft-switching phase-shifted PWM DC-DC converter that can substantially reduce the circulating current by employing a tapped inductor for the output low-pass filter. The principle of operation and the role of the tapped inductor are illustrated. The effectiveness of the tapped inductor is evaluated through simulation analysis. Moreover, a 500 W-100 Hz prototype converter is implemented to demonstrate the excellent performances of both low switching and low conduction losses.     

一种谐振型高压侧调制的电流型双向变换器

针对传统电流型变换器存在的关断电压尖峰问题和硬开关现象,提出一种谐振型高压侧调制的电流型双向直流变换器。该变换器通过引入变频控制和高压侧调制策略,可以实现低压侧开关管的自然换流和零电流关断(ZCS),消除了低压侧开关管关断电压尖峰。首先分析电路的正向工作和反向工作模式的工作原理,然后对变换器进行详细的特性分析和设计,最后建立一台400W的样机并进行了测试。实验结果验证了所提电路拓扑及控制策略的优势与可行性。     

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GaN HEMT的半桥LLC优化设计和损耗分析

较之于传统硅器件,新出现的增强型氮化镓晶体管GaN HEMTs(gallium nitride high electron mobility transistors)具有很高的开关速度和高功率密度的特性,可以为直流变换器提供有效的改进。为了解决GaN HEMT在硬开关应用场合下的波形振荡并提高功率密度和效率,采用半桥LLC谐振变换器为本次应用的拓扑结构。以减小损耗为目的,优化了LLC的谐振参数和死区时间。在400 V输入电压、开关频率300 kHz和输出电压18 V电流12 A的测试条件下,效率达到95.59%。最后对变换器的损耗来源进行分析,损耗的理论计算值接近实际测量值,证明了方法具有一定的实用性。     

A practical design sliding mode controller for DC–DC converter based on control parameters optimization using assigned poles associate to genetic algorithm

This paper presents a simple and systematic approach to design sliding mode controller for buck converters. DC/DC switching converters have been used in many applications in recent years. The Sliding Mode Control (SMC) based on Variable Structure System (VSS) theory has been examined for buck switch mode converter type. To obtain a sliding regime, the appropriate sliding surface is selected by assigning poles combined with genetic algorithm. The associated practical problems and the proposed solutions are detailed; like fixed frequency by using pulse width modulation (PWM) as solution and overshoot limitation of the inductor current by using current limiter. A simple and easy to follow design procedure is also described. Simulation results are presented to illustrate the design procedure. The simulation results of the proposed SMC strategy are compared with the adaptive terminal sliding mode control (ATSMC) and PID-SMVC strategies. It is shown that the proposed SMC exhibits a considerable improvement in terms of a faster output voltage response during load changes.     

AC/DC/AC PWM converter with reduced energy storage in the DC link

The paper introduces the family of quasi-direct converters, i.e., forced-commutated AC/DC/AC power converters including small energy storage devices in the DC link. In particular, the case of the three-phase to three-phase quasi-direct power converter is considered. Since energy storage minimization calls for instantaneous input/output power balance, a proper control strategy is needed. The paper describes a simple and effective control technique which also provides high-power factor and small distortion of the supply currents. After a discussion of the general properties of quasi-direct power converters, design criteria of both power and control sections are given, and experimental results of a 2-kVA prototype are reported     

新型软开关相移控制双向DC-DC变换器的综合

提出了一类新型软开关相移控制双向DC-DC变换器。这些变换器均由一些简单的开关单元组合而成。变换器中的功率传输为相移式控制。在正向工作模式和反向工作模式中变换器都可实现软开关工作。通过一个实例电路具体介绍了新型变换器的工作原理和分析，并提供了实验结果。     

带零电压转换软开关的新型单相单级隔离式Cuk开关电源

针对Cuk变换器在硬开关工作模式下开关损耗大、传输效率低、di/dt和du/dt较大以及电磁干扰严重等不足,研究了一种基于零电压转换(ZVT)软开关技术的隔离式Cuk变换器系统。详细分析了隔离式Cuk变换器的软开关工作过程,计算了变换器和ZVT软开关电路的参数,研制了一台额定输出功率为500W的带ZVT软开关的新型单相单级隔离式Cuk高频开关电源样机。实验结果表明:变换器中的开关管均工作于软开关模式,与硬开关工作模式相比,有效减少了开关损耗,减小了di/dt和du/dt,降低了电磁干扰,提高了开关变换器的效率,从而验证了本文提出的方法和参数设计的合理性。