基于双输出Boost变换器的高亮LED驱动研究

提出了一种工作于断续模式(DCM)下单电感双输出恒流变换器驱动高亮LED的方法.为避免变换器两路输出的交叉影响,应用时分复用理论,由时分复用信号决定两路输出中相应输出支路的调节,实现每一条输出支路电流的独立调节,从而可使每路分别驱动不同类型的LED:驱动器其中一路故障不影响另一支路的正常输出,提高了驱动器的可靠性.由于...     

双输出单级PFC变换器的高亮LED驱动研究

提出了一种工作于断续模式(DCM)双输出单级反激功率因数校正(PFC)变换器驱动高亮LED的方法.为了避免变换器两路输出的交叉影响,应用时分复用方法实现了每一条输出支路电流的独立调节,提高了驱动器的可靠性;由于此方法只用到一个磁性元件即可实现两路恒流输出,进而降低了驱动器的成本;变换器工作在DCM、定频、定占空比时,可...     

开关DC-DC变换器电容电流脉冲序列控制

提出一种电容电流脉冲序列(CC-PT)控制技术。与传统脉冲序列(PT)控制技术不同,CC-PT控制技术通过采样电容电流与预设高、低基准电流比较,得到两组频率相同、占空比变化的高、低功率控制脉冲。以CC-PT控制Buck变换器为例,阐述了其工作原理,分析了其控制特性。理论分析与实验结果表明,CC-PT控制技术采用电容电流作为内环反馈,限制了电感电流纹波的变化范围,有效抑制了低频振荡,减小了变换器输出电压纹波。实验结果表明,CC-PT控制连续导电模式(CCM)开关变换器同样具有PT控制瞬态响应速度快的优点,且具有比PT优越的稳态特性。     

共模-差模电压型控制连续导电模式单电感双输出Boost变换器交叉影响特性分析

该文以单电感双输出(SIDO)Boost变换器为研究对象,详细分析电感电流工作于连续导电模式(CCM)的共模-差模电压型(CMV-DMV)控制SIDOBoost变换器的工作原理。采用时间平均等效电路建模方法,推导主电路的控制-输出、输出阻抗、交叉影响阻抗等传递函数。在此基础上,建立CMV-DMV控制CCMSIDOBoost变换器的闭环小信号模型,并利用Bode图从频域的角度分析变换器两条输出支路在不同输出电压等级下的交叉影响特性。研究结果表明,在两路输出电压不等时,CMV-DMV控制CCM SIDO Boost变换器的高压输出支路对低压输出支路的交叉影响较小;在两路输出电压相等时,先导通输出支路对后导通输出支路的交叉影响较大。实验结果验证了理论分析的正确性。     

开关DC-DC变换器双频率脉冲序列调制技术

提出一种新颖的开关DC-DC变换器调制方法:双频率脉冲序列调制(bi-frequency pulse train modulation,BF-PTM)方法。BF-PTM通过对两组频率不同、但导通时间相同的控制脉冲进行调制,实现开关变换器输出电压的调节。BF-PTM适用于各种开关变换器拓扑。以电感电流断续模式(discontinuous conduction mode,DCM)Buck变换器为例,分析BF-PTM开关变换器的工作原理及控制特性,并进行相应的仿真及实验研究。研究结果表明,BF-PTM控制开关变换器具有优于PWM开关变换器的瞬态响应和电磁干扰特性。     

谷值电流型脉冲序列控制反激变换器分析

工作于电感电流连续导电模式(CCM)的脉冲序列控制反激变换器存在的低频振荡现象,严重影响了脉冲序列控制开关变换器的稳态及瞬态性能。为消除该低频振荡现象,提出了开关变换器的谷值电流型脉冲序列控制技术。在一个开关周期内,谷值电流型脉冲序列控制开关变换器的励磁电感储能变化量为零,有效解决了脉冲序列控制CCM反激变换器的低频振荡问题。论文对谷值电流型脉冲序列控制CCM反激变换器的工作原理及控制策略进行了系统、深入的分析。研究了不同负载时控制脉冲循环周期内的脉冲组合方式和输出电压纹波。设计实现了谷值电流型脉冲序列控制器,仿真与实验结果验证了理论分析的正确性及控制器设计的可行性。     

电流型控制单电感双输出开关变换器稳定性与瞬态特性分析

提出一种单电感双输出(SIDO)开关变换器的电流型控制技术。以工作于连续导电模式(CCM)的SIDO Boost变换器为例,详细分析电流型控制CCM SIDO Boost变换器的工作原理、工作时序、系统稳定性,得到变换器稳定工作的条件。建立电流型控制CCM SIDO Boost变换器的时域仿真模型,通过时域仿真分析变换器的稳态性能、瞬态性能、输出支路的交叉影响以及稳定性。研究结果表明:相比于传统的共模-差模电压型控制,电流型控制CCM SIDO Boost变换器可提高变换器的瞬态响应速度并抑制输出支路间的交叉影响;对于变换器存在的不稳定性问题,可以通过引入适当的斜坡补偿解决。最后通过实验验证了理论分析的正确性。     

恒定谷值电流型变频控制CCM单电感双输出Boost变换器建模与分析

以工作于电感电流连续导电模式(continuous conductionmode, CCM)的单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO)Boost变换器为研究对象,提出恒定谷值电流型(fixed valley current mode,FVCM)变频控制技术。详细分析FVCM变频控制CCMSIDOBoost变换器的工作原理及工作时序,得到开关频率与主电路参数以及谷值电流参考值的关系式。采用时间平均等效电路建模方法,推导CCM SIDO Boost变换器的控制–输出、控制–电感电流、交叉影响阻抗等传递函数。建立FVCM变频控制CCMSIDO Boost变换器的小信号模型,计算闭环输出阻抗和交叉影响阻抗传递函数,并从负载瞬态性能和交叉影响特性两方面,与传统的共模–差模电压型控制进行对比分析。研究结果表明:与共模–差模电压型控制相比,FVCM变频控制提高了CCMSIDOBoost变换器的瞬态响应速度,抑制了输出支路间的交叉影响。最后,通过仿真和实验验证理论分析的正确性。     

无交叉影响的V~2控制PCCM SIDO Buck变换器稳定性及瞬态性能分析

为解决电压型控制伪连续导电模式(pseudo continuous conductionmode, PCCM)单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO) Buck变换器输出支路存在交叉影响、负载瞬态响应慢等问题,提出一种输出支路无交叉影响、负载瞬态响应速度快的V~2控制PCCM SIDO Buck变换器技术。首先,阐述V~2控制PCCM SIDO Buck变换器的基本工作过程,建立实际电路参数下V~2控制和电压型控制PCCM SIDO Buck变换器的小信号模型,利用波特图对比分析2种控制方法的负载瞬态性能和交叉影响特性;然后,建立V~2控制PCCM SIDO Buck变换器的采样数据模型,通过对平衡点处的雅克比矩阵及其特征值进行分析,得到电路参数变化时变换器的状态区域分布图,为电路参数的设计提供理论指导;最后,搭建实验平台,并验证所提理论的正确性。理论和实验结果表明,相较于电压型控制,V~2控制PCCM SIDO Buck变换器的输出支路间交叉影响为零,且负载瞬态响应速度更快。     

单电感双输出CCM Buck变换器输出交叉影响分析

以工作于电感电流连续导电模式(continuous conduction mode,CM)的单电感双输出(single-inductor dual-output,IDO)Buck变换器为研究对象,采用时间平均等效电路方法,给出SIDO CCM Buck变换器的直流电压增益及系统的输出/控制、交叉影响、耦合等传递函数。在此基础上,得到一种分析SIDO CCM Buck变换器交叉影响的功率级小信号模型。论文建立电压控制SIDO CCM Buck变换器的闭环小信号模型,分析变换器两路输出负载变化对两路输出支路的交叉影响。最后,通过仿真和实验结果验证理论分析的正确性。     

Single‐Inductor Dual‐Output DC–DC Converter Design Using RC Ripple Regulator Method

In this paper, we have proposed Single‐Inductor Dual‐Output (SIDO) buck–buck and boost–boost dc–dc converter using improved RC ripple regulator control. The proposed SIDO buck–buck converter has the characteristics of low‐ripple and high control frequency. RC ripple regulator control cannot be applied to SIDO boost–boost converter because RC ripple regulator undergoes self‐excited oscillation and two self‐excited oscillating controllers make the SIDO converter unstable. Thus we proposed the priority circuit for RC ripple regulator control. The proposed control circuit improves response characteristic and simplicity of the control circuit. Simulations are performed to verify the validity of the proposed SIDO converter. Simulation results indicate good performance of the proposed SIDO converter.     

脉冲序列控制DCM Buck变换器输出电压纹波研究

针对脉冲序列控制开关DC-DC变换器的非线性控制特性导致输出电压纹波较大,研究脉冲序列控制方法,并对工作于电感电流断续模式的脉冲序列控制Buck变换器进行分析.该方法通过调整两组预先设定的控制脉冲的组合,实现开关变换器输出电压的调整,针对其控制特性研究存在滤波电容等效串联电阻时变换器在不同工作状态下的脉冲序列组合方式,最后基于现有的纹波分析方法分析其实际情况下输出电压纹波特性,为脉冲序列控制的实际应用提供参考.仿真实验结果表明脉冲组合及纹波分析的结论与实际相吻合.     

Design and implementation of a digitally controlled single‐inductor dual‐output (SIDO) buck converter

This paper describes design and implementation of a digitally controlled single‐inductor dual‐output (SIDO) buck converter operating in discontinuous conduction mode. This converter adopts time‐multiplexing control in providing two independent output voltages using only an inductor. The design issues of the digital controller are discussed, including static and dynamic characteristics. Implementation of the controller, a modified hybrid digital pulse width modulator and a single look‐up table are developed. The digital controller was implemented on a field‐programmable gate array‐based control board. Experimental results demonstrating system validity are presented for a SIDO buck converter with nominal 3.6 V input voltage, and the outputs are regulated at 1.8 and 2.2 V. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

直流变换器混合电流控制技术研究

研究了一种应用于直流变换器的混合电流控制技术。该技术将传统的线性PWM控制技术和非线性的滞环电流控制技术相结合,兼具传统线性PWM控制开关频率固定和滞环电流控制动态响应速度快的优点,控制结构简单,电路易于实现。基于Buck变换器详细分析了该控制技术的原理,给出了关键参数的设计过程,仿真和实验结果验证了该控制技术的可行性和优越性。     

Power quality enhancement using fuzzy sliding mode based pulse width modulation control strategy for unified power quality conditioner

This paper proposes a fixed switching methodology based on fuzzy sliding mode pulse width modulation (FSMPWM) control strategy for three-phase three-wire unified power quality conditioner (UPQC). The proposed FSMPWM control technique eliminates numerous power quality (PQ) problems such as current harmonics, load unbalance, voltage sag/swell, voltage unbalance, voltage distortion and phase-angle jump existing in the power distribution network. Initially, the design of FSMPWM is based on the implementation of sliding surface by proper extraction of reference current and voltage signals for UPQC. Subsequently, the equivalent control law is formulated for both shunt and series converter. With this consideration, Mamdani fuzzy rule base is designed at the sliding surface for generation of switching pulse. Moreover, the proposed method eliminates the chattering effects by smoothing the control law in a narrow boundary layer for generating fixed switching pulse for both shunt and series converter. The performance of proposed UPQC system has been simulated and analyzed by MATLAB/SIMULINK followed by real-time experimental studies accomplished with a real-time-hardware-in the loop (HIL) system in OPAL-RT simulator. Additionally, the efficacy of this proposed technique is compared with a conventional sliding mode controller (CSMC).     

开关DC/DC变换器多级脉冲调节控制方法

提出了一种新型的开关DC/DC变换器控制方法--多级脉冲调节(MPA)控制方法.MPA控制器在每个开关周期起始时刻根据变换器的输出电压误差,在强弱等级不同的多级脉冲中选取一个作为该周期的有效控制信号.文中分析和讨论了MPA控制原理,研究了工作于电流断续模式的MPA控制Buck变换器的工作过程和小信号模型.分析结果表明,MPA控制具有优异的鲁棒性、瞬态特性和稳态特性.仿真和实验结果验证了理论分析的正确性.     

空间矢量调制矩阵变换器共模电压的抑制

针对共模电压对变频器驱动感应电动机系统的影响,分析了电动机端共模电压产生的机理和漏电流产生的原因。采用中间值零矢量对称交替调制技术,提出了一种抑制共模电压的控制策略,该策略削减了与输入相电压峰值相对应的最大共模电压,并使共模电压最大值降低33．37％,在一定程度上消除了矩阵变换器输出共模电压的负面效应。仿真结果验证了共模电压抑制策略的正确性和有效性。