Buck-LLC变换器三环定频控制与同步整流技术

LLC谐振变换器因其高效率、高功率密度等优点,在中小功率DC/DC变换器中被广泛使用。但当LLC谐振变换器工作于变频状态时,谐振腔中的磁性元件设计困难;当工作于定频工作状态时,LLC谐振变换器允许的输入电压范围较窄。Buck-LLC变换器在LLC谐振变换器前增加了Buck变换器,可使LLC谐振变换器工作于开环的定频工作模式,有利于磁性元件的设计,前级的Buck变换器可使输入电压范围变宽。针对Buck-LLC谐振变换器,采用三环定频的控制方法,使变换器具有较宽的电压调节范围和较强的抗负载扰动能力。为进一步提高变换器效率,在LLC谐振变换器次级采用了同步整流技术。为验证所得结论,搭建了一台300 W的Buck-LLC变换器原理样机,样机工作效率达到96%。     

全桥型DC/DC变换器的DMC-PID串级控制策略研究

研究了全桥型DC/DC变换器系统的控制方法。针对现有DC/DC变换器动态响应速度慢、抗干扰能力差的现状,提出了基于状态反馈精确线性化的动态矩阵控制-比例积分微分DMC-PID（dynamic matrix control-propor-tional integral differential）串级控制方法。应用状态空间平均法建立全桥型DC/DC变换器系统的非线性模型,通过状态反馈精确线性化后得到线性化系统。为使系统获得优良的控制性能,选取DMC-PID串级控制方法。该控制方法同时具备PID算法的鲁棒性和DMC算法的快速性和稳定性,能有效地解决电源输入电压大范围波动输出电压不能及时稳定的问题。通过仿真分析和实验验证了该方案能在各种扰动工作条件下实现对变换器输出精确、快速的控制。     

高压宽范围输入两级DC/DC变换器设计

针对机载设备供电中高压宽范围输入转低压大电流输出的应用需求,设计了两级DC/DC变换结构。介绍了两级电路整体工作原理和各级电路拓扑结构,提出了断续模式下Buck电路开关节点防止振荡的措施。对传统半桥结构进行了改进,以使其适合第二级,并着重分析了改进后的电流馈电半桥工作过程。样机试验结果验证了Buck+改进型电流馈电半桥的两级变换方案的可行性。     

DC/DC变换器神经网络控制策略的研究

神经网络控制是一种性能卓越的控制策略,神经网络具有出色的知识抽取与学习能力及较强的控制鲁棒性。将神经网络控制策略引入DC/DC变换器,基于BP神经网络,构造了一种DC/DC变换器的新型控制方法。以Buck变换器为例,为其设计了神经网络控制器,对其性能进行了仿真研究,并与传统的PI调节器的性能进行了比较。仿真结果表明,在输入电压或负载有快速波动的情况下,神经网络控制系统比PI调节器具有更好的动态响应特性。     

DC/DC变换器神经网络控制策略的研究

神经网络控制是一种性能卓越的控制策略,神经网络具有出色的知识抽取与学习能力及较强的控制鲁棒性.将神经网络控制策略引入DC/DC变换器,基于BP神经网络,构造了一种DC/DC变换器的新型控制方法.以Buck变换器为例,为其设计了神经网络控制器,对其性能进行了仿真研究,并与传统的PI调节器的性能进行了比较.仿真结果表明,在输入电压或负载有快速波动的情况下,神经网络控制系统比PI调节器具有更好的动态响应特性.     

DC/DC变换器数字预测非线性PID控制策略

以DSP芯片TMS320LF2407为主处理单元,功率变换部分采用双管正激电路,提出一种具有数字预测的非线性PID控制器。设计并实现了模块化高压输入航空静止DC/DC变换器原理样机,给出了该样机的总体结构方案、关键硬件电路、相应的软件流程和实验结论。基于5kW样机的实验结果表明,这种数字式预测非线性PID控制能使DC/DC变换器具有良好的动、静态特性。     

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。     

适应宽电压输入的两级式DC/DC变换器

模块化电源要求DC/DC变换器能适应宽范围电压输入,而单级式拓扑往往不能满足要求,为此,研究了一种两级式变换拓扑。该拓扑的第1级为具有宽调节特性的双管Buck/Boost变换器,第2级为具有软开关特性的LLC谐振变换器。分析了两级式变换器的工作原理、设计要点和数字化实现方式,搭建了输出功率为200 W的两级式DC/DC变换器原理样机。实验结果表明,提出的两级式变换拓扑具有输入电压范围宽、整机效率高的特点。     

高输入输出变比的两级式DC/DC变换器

两级式变换器比单级式变换器更适合应用在输入输出变比较高的DC/DC变换场合。研究了一种Buck+LLC谐振全桥的电路拓扑,阐述了LLC谐振全桥的原理和特性,在分析了这种两级变换器的稳定性基础上,通过合理选取前级Buck电路的输出电压、后级LLC谐振全桥变压器变比和谐振元件参数,提高了两级变换的效率。基于上述分析,采用该拓扑结构试制了一台功率1 kW,210～270 V输入,27 V输出的原理样机,并给出了实验结果。     

基于增强型氮化镓器件的两级DC/DC变换器设计

设计了一台以增强型氮化镓(eGaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)为开关器件的450 W DC/DC模块电源。主功率电路采用同步整流Buck+软开关推挽的两级结构。针对eGaN HEMT应用中的驱动回路寄生电感的影响和驱动印制电路板(PCB)设计改善、开关管死区时间对软开关效果的影响和优化、eGaN HEMT主电路多层PCB布局等关键设计进行了介绍。最后,搭建八层板结构的样机,实测效率可达95%,证明了设计的合理性。     

两级宽输入DC/DC变换器设计与建模分析

宽输入DC/DC变换器功率器件承受电压应力变化范围大,增加了电路损耗,减小了使用寿命.两级式变换器能够减小电路中功率器件的电压应力,但控制较为复杂.此处研究了一种电流控制型双Buck级联形式的宽输入开关电源,仅对后级电路进行闭环控制,简化了控制,有效减小了电路体积.建立了电路传递函数模型,讨论了电路的稳态特性及动态特性,进行了电路的稳定性分析,并通过仿真与实验分析,证明了电路具有良好的动态性能和输出稳定性,从而验证了设计方案的可行性.     

基于PLECS的双向DC/DC变换器控制策略设计

用于连接不同电压直流微网间的双向DC/DC变换器,能够实现直流微网间能量双向流动,有利于直流微网内部能量的消纳利用。分析了用于连接不同电压直流微网间双向DC/DC变换器的工作原理,提出了一种改进PI控制新策略,并通过小信号建模分析了该控制策略的稳定性,利用PLECS仿真验证了该控制策略的有效性。     

两级式双向DC/DC变换器的电流纹波抑制

双向DC/DC变换器作为储能电池和直流母线的桥梁,电流纹波问题越来越受到关注。首先分析了双向DC/DC变换器中输入电流纹波来源。由于并网使得输入输出功率不平衡,直流母线上存在二次脉动,若控制上无法有效调节母线电压的脉动,则输入电流会含有二次纹波。而当数字控制的精度不够时,每一次调节都会产生较大的量化误差,该量化误差会造成输入电流中的数字化纹波。针对上述问题,建立了小信号模型并对纹波进行了量化计算,提出了比例积分微分谐振(PIDR)控制并应用了高分辨率脉宽调制(PWM)技术。分析了LLC谐振变换器在并网软启时结电容过大导致的能量反灌问题,搭建s域模型,定量分析了开关管寄生电容对变换器的电压电流的影响,并选用结电容更小的SiC金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)解决了该问题。最后搭建了一台2 kW的双向DC/DC变换器,验证了分析和所提策略的有效性。     

多相DC/DC变换器恒频滑模控制研究

针对多相DC/DC变换器的控制问题,采用基于给定三角波的定频滑模控制,实现了固定的开关频率,基于多相变换器的动态模型,通过选取合适的滑模面和参数,实现了可变相数变换器单一控制器的有效控制,并进行了仿真验证和分析.     

基于TMS320F2806的两级式DC/DC变换器

宽输入范围的DC/DC变换器通常采用两级式变换.研究了一种Buck+LLC谐振全桥的两级式变换器及其控制策略,阐述了基于DSP的控制原理和算法,Buck电路占空比调节为主控制环,LLC谐振频率调节为补偿控制环.使用TMS320F2806数字处理芯片进行了系统硬件和软件的设计,试制了一台1.2kW,60～270V输入,2...     

一种两级式高效率多路输出DC/DC变换器

随着航空事业的发展,机载设备对电源需求也越来越多。在现有机载电源架构基础上,提出一种两级式高效率多路输出DC/DC变换器以提高电源系统变换效率并减小体积重量。通过比较分析,采用前级多路输出半桥LLC谐振变换器加后级负载点(PoL)的两级式变换器来实现主电路拓扑。同时,根据某电源需求对变换器进行参数设计。最后,完成一台实验样机,实验结果表明,该变换器能有效工作,效率较高。     

DC/DC变换器预测模糊PID控制策略与实现

提出一种航空静止DC/DC变换器的预测模糊PID控制策略,该方法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.以DSP芯片TMS320LF2407为主处理单元,双管正激电路为主功率电路,设计并调试了一台500 W的原理样机.实验结果显示,该控制器的控制效果良好,样机的性能基本达到预期技术指标.     

基于导抗网络的DC/DC变换器及其控制策略

根据在高频脉冲交流环节逆变器(HFPALI)中实现稳定直流供电的这一需求,分析了HFPALI的特性和LCL-T导抗网络的具体特征,提出了一种与HFPALI公用高频方波逆变器的DC/DC变换器。分析了该DC/DC变换器的工作模态,给出了主要工作波形,推导出了该DC/DC变换器的输出电压表达式。在控制方面,HFPALI的并网电流控制采用周波变换器实现,DC/DC变换器的直流输出电压通过相移高频逆变器的驱动信号来实现,因此并网电流控制与直流电压控制相互独立,据此特性,提出一种基于数字信号处理器(DSP)的相位移动方法。仿真和实验结果表明,所提出的带DC/DC变换器的HFPALI系统能稳定运行。     

基于混合控制策略的高频DC/DC谐振变换器

将重复学习控制算法应用于高频DC/DC谐振变换器的数字控制系统,充分利用了变换器中的寄生电容、电感产生的谐振特性,提高了变换器对非线性负载的电压调节特性;同时通过优化的数字伺服的误差补偿方案,有效消除整流侧电压周期性的杂散信号。经实验验证这种结合重复学习控制算法与数字伺服优化方案的实时数字复合控制方法,使功率变换器具有很快的瞬态和静态响应特性,并且在较宽的输出电压范围内具有很低的电压纹波。