Input-parallel output-parallel configuration of boost half bridge DC-DC converter with control strategy

The concept of connecting two boost half bridge DC-DC converter modules in input-paral- lel output-parallel configuration is presented. The input-parallel-output-parallel （IPOP） converter consists of multiple boost half bridge （BHB） DC-DC converter modules which are connected in par- allel at the input and output side. This kind of converter is an attractive solution for high power ap- plications. The correlation between input current sharing （ICS） and output current sharing （OCS） of the IPOP converter basic modules is described. Two loop control strategies, consisting of input cur- rent loop and output voltage loop, have been developed to achieve equal ICS and OCS in this present work. The control strategy for the IPOP configuration of boost haft bridge DC-DC converter has been verified for different load conditions （half load and full load）, The IPOP system proposed here is comprising of two modules but it can be extended to three or more. The performance of the pro- posed system along with the control strategy is verified by simulation in MATLAB using Simpower tool. Finally the satisfactory simulation results are obtained.     

变压器串并联LLC+Buck级联DC-DC变换器的均流特性

研究适用于高压/宽电压范围输入、低压/大电流输出应用场合的高功率密度/大功率级联DC-DC变换器拓扑,采用两级结构.前级为定频/开环工作的变压器串-并联结构的LLC谐振变换器,后级为闭环工作的交错并联Buck电路.分析在前级LLC变压器励磁电感与匝比以及后级Buck占空比等参数不一致的情况下,级联DC-DC变换器工作在3种不同的工作模式,研究该变换器在不同工作模式下均能取得较好的均流特性.通过电路仿真与1 kW全砖实验样机,验证了该级联变换器拓扑结构具有良好的自动均流特性,适合应用于高功率密度/大功率DC-DC电能变换场合.     

Input series output parallel based multi-modular boost half bridge DC-DC converter with a dynamic control scheme

Multi-modular system plays an important role in power system architecture because low voltage and low power converters can be connected in any combination parallel or series at input/ output side in order to obtained any given power system specifications. Multi-modular boost haft bridge DC-DC converter in the configuration of input series output parallel has been investigated in this paper. The boost half bridge DC-DC converters are connected in input series output parallel con- figuration in order to achieve equal input voltage sharing and output current sharing between the con- verters. This can be achieved with the help of dynamic control scheme which consists of two loops, a voltage loop and a current loop, for each module. Dynamic behavior of multi-modular converter configuration has been observe by varying the load condition. Moreover, the results obtained through multi-modular converter describe that the system has good dynamic and steady state response. Al- though two converter modules are focused in this paper but it can be modified to any number of modules.     

超级电容储能系统中双向DC-DC 变换器控制策略研究

城市轨道交通站间距较短、运行密度大,列车需要频繁的启动和制动,列车在启动时需要大量能量,导致直流牵引网电压下降;列车在再生制动时产生大量能量,导致直流牵引网电压升高,严重时还会使再生制动失效。针对这一问题,提出将双向DC-DC变换器应用于超级电容储能系统中,并设计了电压外环、电流内环的双PI控制策略。利用Matlab/Simulink搭建了双向DC-DC变换器和超级电容储能系统的仿真模型,分析了双向DC-DC变换器在Buck模式、Boost模式下的运行情况以及电压外环、电流内环的双PI控制策略的控制效果。仿真结果验证了双向DC-DC变换器能够实现能量的双向传输和控制策略的有效性。     

局部阴影条件下基于MMC换流器的光伏并网

提出了局部阴影条件下基于模块化多电平(MMC)的光伏并网系统,并设计了该系统的控制策略。光伏阵列经DC-DC变换电路调节后并入电压源型换流器,构成子模块PSM,子模块PSM和电抗器串联组成MMC。控制系统包括启停控制、最大功率点控制以及并网控制。启停控制,在能量反馈阶段采用直流电压控制策略,在电容放电阶段采用三相同时放电策略;最大功率点跟踪控制采用扰动观测法。利用Matlab/Simulink对光伏并网系统进行仿真,仿真结果表明:该系统能提高太阳能利用率,降低并网输出波形的谐波含量,实现功率独立控制。     

孤岛运行光储微电网控制策略研究

光储微电网孤岛运行时存在电能质量差、系统稳定性差等问题。系统的控制策略多为基于PI控制的双闭环控制算法,导致动态响应速度慢。针对这一问题,提出了一种考虑新能源波动的多步预测有限集模型预测控制（FCS-MPC）策略。首先,对DC-DC变换器采用稳压控制,为逆变器提供稳定的直流电压提高系统的稳定性;然后,对光伏逆变器采用恒功率控制策略维持稳定的功率输出,对储能逆变器采用基于多步长改进模型预测控制（MPC）的下垂控制,以实现对参考电压的快速跟踪及负荷功率的合理分配,而且多步长改进MPC可降低传统MPC的预测误差,提高系统的稳定性;最后,利用MATLAB搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于0.5μm CMOS工艺的BOOST变换器设计

针对便携式通信设备对DC-DC变换器的输出电压纹波和效率要求较高的问题,提出了一种同步整流模式的BOOST型DC-DC变换器电路,以提高芯片的转换效率。该设计采用CSMC（Central Semiconductor Man-ufacturing Corporation）0.5μm CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）工艺,并利用0.5μm双层多晶硅三层金属的CMOS工艺实现了电路的版图绘制。仿真结果证明,变换器能稳定输出电压,并具有较小的电压纹波和较高的转换效率等优点。     

带有无损电流检测的高效率可重构DC-DC变换器

为了提高便携式设备供电电源的效率,提出可重构的高效率DC-DC变换器.针对锂电池供电电源的特点,采用绿色模式控制策略将变换器自动重构成3种模式,以实现升压和降压功能,并减小功耗.在轻载条件下引入突发控制模式,以减小开关损耗,从而提高了效率.变换器在1.5 μm BCD工艺下设计并流片,芯片面积为8.75 mm2.变换器的输入电压为2.7～4.2 V,输出电压为3.3 V.当输入电压接近3.3 V时,该系统可以实现降压和升压的平滑过渡.在快速响应的电流模式控制中,提出基于Gm-C滤波器的无损电流检测技术,实现了无损、精准的电流检测.当负载在30 mA和300 mA之间跳变时,系统恢复时间小于100 μs.在0～500 mA的负载范围内,系统的效率能够保持在80%以上,最高可达94%.     

基于非对称控制的三相高频隔离D C - D C变流器

为了使高频三相隔离D C - D C变流器适应低电压高功率的电力需求, 研究了高频隔离三相 D C - D C变 流器, 它可以应用在较低的电压转换比, 对负载和线路干扰有良好的隔离、 调节和快速的动态响应。并且对高频隔 离三相D C - D C变流器进行了建模、 控制和设计, 在固定工作频率下变流器进行非对称控制, 根据变流器工作过程对 变流器进行稳态分析。建立了一个7 5 0W/ 5V / 1 5 0A的D C - D C变流器模型, 在不同的条件下对模型进行了测试。 实验结果表明, 所提出的低电压高电流变流器在对称控制下具有很好的应用前景。     

基于Boost电路单相两级式光伏并网发电系统的研究

传统上光伏并网发电大都采用工频或者高频变压器,但他们都有一些缺点。而非隔离型两级式光伏并网逆变器的应用可以尽可能地提高光伏并网系统的效率和降低成本,前级boost电路不仅能够提高最大功率跟踪(MPPT)的精度,而且又能使网侧逆变器较好的控制直流母线电压。后级逆变主要作用是实现对电网的跟踪控制确保逆变电路输出稳定、高质量的正弦变流电,因此采用电压外环、电流内环的双闭环控制。这种控制系统前级的最大功率点跟踪和后级的并网是互不干扰、相互独立的,不仅提高了系统控制可靠而且更有利于系统的模块化设计与集成。在Matlab/simulink建仿真模型,证明了该逆变系统的可行性并且达到了并网的要求。     

单体锂动力电池的携行电台供电电源直流变换控制技术

提出一种基于脉宽调制技术和滑模变结构控制技术相结合的新型直流变换电源控制策略,设计了一种连续电流模式下的升压直流变换电源滑模变结构控制器,将3．2V单体锂动力电池变换为满足携行电台供电要求的12V工作电源。通过Matlab／Simulink环境下构建控制器仿真模型,并对负载电阻和输入电压变化情况下的控制器性能进行仿真实验,结果表明该升压直流变换电源滑模变结构控制器在大范围扰动情况下的输出电压变化并不明显,稳态误差较小,动态性能良好,鲁棒性强。     

基于线性自抗扰的DC/DC升压变换器的控制策略研究

为了改善DC/DC升压变换器的动态性能和抗干扰能力,提出了一种基于线性自抗扰控制(LADRC)的双环DC/DC变换器控制策略.首先,基于状态空间平均法推导出DC/DC升压变换器电压外环和电流内环的传递函数; 其次,通过设计线性扩展状态观测器(LESO)和线性状态误差反馈控制律(LSEF)来实时估计和补偿外部的干扰和内部的不确定性; 最后,利用仿真实验验证了该控制器的可行性.实验结果显示,该控制器比传统双环PI控制器具有更佳的鲁棒性和自适应性,因此该控制器可用于稳定变压器的直流母线输出电压.     

燃料电池发电系统中高增益直流变换器控制回路的设计

燃料电池输出电压具有低等级和宽范围变化的特性。为满足直流负载或后级逆变器的需求,设计一种具有较高电压等级且稳定的高增益直流变换器是关键。文章分析单管高增益二次型Boost变换器的主电路拓扑结构、工作原理及稳态性能,通过对其小信号建模及频域特性分析可知:被控制对象的开环传递函数中含有2个谐振尖峰,系统稳定性差,需在控制回路中加入相应的补偿网络。为此,设计了控制回路的补偿网络并对控制回路参数进行选取。仿真和实验结果表明:输出电压都能稳定在期望值50 V;仿真输出电压纹波为2 %,实验输出电压纹波为2.5 %。同时由实验结果还知,满载时变换器工作效率最高达到90 %。仿真和实验结果验证了变换器设计的正确性和可行性。     

三相高频链矩阵式逆变器的SPWM混合调制策略研究

高频链电路与矩阵变换器相结合,可以使功率双向流动,以及使装置体积小,重量轻,但也增加了矩阵变换器的换流难度。就三相高频链矩阵式逆变器的换流问题展开研究,基于解结耦思路,提出一种新型SPWM混合调制策略,并介绍其核心逻辑控制电路的设计过程。该控制策略可实现一步自适应换流亦可减小矩阵变换器开关器件的电压应力。仿真结果验证了该控制策略的可行性和有效性。     

大功率LED路灯电源系统中PFC模块的设计与实现

为了控制谐渡对电网的污染,电源中有必要增加PFC模块,采用有源PFC工作原理实现了一种升压型变换器模块,设计完成由交流电压90~265 V输入到稳定的400 V直流输出,所采用的核心控制芯片为L6561.实验结果表明:该变换器的输出电压稳定度高,功率因数达到0.94以上,能够减少整个电源系统的损耗.     

Z源直流变换器电感电流断续工作模式分析

Z源变换器具有新型的拓扑结构,在输入直流电源和输出变换器之间采用独特的Z源网络进行连接,以获得更好的升/降压效果.在电感电流断续条件下,对Z源直流变换器的工作状态进行了详细分析,利用稳态条件下电感平均电流为零的条件推导出Z源直流变换器的升压比,进一步分析出临界电感的计算公式,并通过仿真验证了理论分析的正确性.     

基于非奇异终端滑模技术的DC-DC Buck 变换器研究

针对DC-DC Buck变换器所需的稳定性及快速性,设计出一种恒频非奇异终端滑模控制器。对比平均电流技术,该控制器能避免设计系统补偿器,并能解决传统滑模技术控制中存在工作频率不固定、响应速度较慢的难题。通过设定S函数作为切换面,以双曲正切函数作为控制律进行仿真及实验验证,结果表明,在输入电压和负载电流发生变化时,运用非奇异终端滑模技术对DC-DC Buck变换器控制的输出电压超调量远小于运用平均电流技术的,且响应速度大大提高。     

开关DC-DC变换器斜坡补偿的稳定性控制研究

从混沌稳定性控制的角度研究了采用斜坡补偿的buck、boost和buck-boost开关DC-DC变换器的稳定性控制机理,建立了采用补偿斜坡的开关变换器的离散映射迭代模型,得到了开关变换器电路的稳定性判据和补偿斜坡斜率的表达式。利用分叉图、Lyapunov指数谱和时域波形图,清晰地描绘出补偿斜坡电流(或电压)对开关变换器的电路稳定性能的影响。研究结果表明,采用斜坡补偿技术能有效地改善开关DC-DC变换器的稳定性。     

发电厂联络变压器降损控制策略

研究降低发电厂联络变压器损耗的控制策略.在变压器不停运的状态下,调整发电厂的输出功率,降低联络变压器的有功功率和无功功率的损耗.借鉴电力系统计算快速分解法的思想,将控制策略分成两步来实现,即首先调整发电机节点的有功功率,用来调整联络变压器上的有功潮流,减少联络变压器的有功损耗;其次调整发电机机端电压或者无功功率,用来调...     

模块化多电平直流变压器的傅里叶级数建模与控制器设计

研究模块化多电平直流变压器,其由两相模块化多电平桥臂、高频隔离变压器和并联全桥模块组成. 模块化多电平桥臂采用准方波调制,并联全桥模块采用方波调制,基于傅里叶级数分析单移相控制下的工作原理和功率特性. 采用傅里叶级数求和的方法建立模块化多电平直流变压器在单移相控制下的数学模型,求得单移相控制到输出电压的传递函数,在开环传递函数的基础上设计PI控制器,以达到控制输出电压的目的. 最后在MATLAB/Simulink中搭建模块化多电平直流变压器的仿真模型. 仿真结果表明,利用该数学模型设计的PI控制器可使直流变压器输出电压稳定.