基于FPGA的比例积分滑模控制DC/DC变换器研究

针对DC/DC Buck变换器的动、静态性能要求,从Buck变换器状态方程出发,设计电感电流、输出电压及其积分的线性组合滑模面,并利用该滑模面证明比例积分滑模控制的存在条件及稳定性条件,构建基于FPGA控制的Buck变换器实验平台并加以验证。据此,实现所提出的算法对Buck变换器的控制。理论分析和实验结果表明,所提出的比例积分滑模变结构控制比传统的双闭环PI控制在系统参数变化、供电电压变化以及外部干扰情况下,都具有更好的鲁棒性,具有控制精度高和动态响应速度快的特点。     

三电平DC／DC变换器的拓扑结构及其滑模控制方法

首先阐述了三电平DC／DC变换器拓扑的推导过程，给出了6种非隔离三电平DC／DC变换器和5种隔离三电平DC／DC变换器拓扑结构；分析了三电平DC／DC变换器中，如何设计滤波电路的参数以提高其动态品质；最后以Buck三电平变换器和Buck—Boost三电平变换器为例，分析了滑模控制在三电平DC／DC变换器中的应用前景。     

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。     

基于DSP控制的燃料电池客车用DC／DC变换器研究

简要介绍了研究燃料电池客车用数字化DC/DC变换器的意义,以Boost变换器为例分析了DC/DC变换器主电路工作原理,设计了基于TMS320LF2407A的控制系统硬件电路平台以及控制系统的软件,并给出了燃料电池客车用90 kW Boost变换器试验结果及其技术参数。数字化DC/DC变换器实现了变换器的软开关和可编程的数字化控制,具有良好的输出和响应特性,可以满足燃料电池客车复杂的控制要求及城市工况运行要求,并且已经在城市工况下示范运行。     

智能积分自调整模糊控制在DC/DC变换器中应用

提出了一种用于DC/DC变换器的模糊PID混合控制策略,该方法只需测量DC/DC变换器的输出电压,然后由智能积分环节和自调整模糊控制器并联得到控制量,并且基于8位微控制器PIC16F877实现了这种控制策略。实验结果表明,该控制方法不但能使DC/DC变换器输出电压启动速度加快,超调量小无静态误差,而且易于实现,通用性好,具有实用价值。     

谐振双向DC/DC变换器频率跟踪控制

谐振双向DC/DC变换器具有开关损耗低、适合高频化等特点。探讨了谐振双向DC/DC变换器频率跟踪控制方案,以实现串联谐振变换器谐振回路的低环流和开关的零电压开通和低电流关断。分析了频率跟踪控制方法的原理,设计了带频率跟踪控制的谐振双向DC/DC变换器的控制框图,并从提高变换器效率的角度给出了频率跟踪控制角的优化设计思路以及控制角的过零检测实现方法。最后搭建了一台5kW的实验样机,对理论分析和设计进行了初步的实验验证。     

电池储能系统的双向DC/DC变换器控制策略研究

研究电网与蓄电池之间的电能变换接口装置,为改善变换器的性能,提出一种基于双重移相控制的电池储能系统的双向全桥DC/DC变换器。从理论上对双向全桥DC/DC变换器的工作特性进行了分析,以抑制电路中的回流功率为目标,根据系统的传输功率与高频变压器两侧的变比理论上推导最优移相控制量,简化移相控制量实现对双向DC/DC变换器实时控制,实现了被控量的稳定,传输效率的提高。最后,搭建的小功率实验样机表明:该控制策略可以有效降低功率传输中的回流功率。     

DC/DC变换器并联运行的研究

对DC/DC变换器并联运行情况下变换器结构、控制技术和变换器对直流微电网的影响进行了研究,并对提出的DC/DC变换器结构、控制方案和并联运行进行了试验。结果表明,此并联运行的DC/DC变换器结构和控制方案是可行的。     

基于移相全桥的同步整流DC/DC变换器设计

本文详细分析了基于移相全桥的同步整流DC/DC变换器工作原理,结合软开关的实现对其中主要元器件进行了设计和选型,采用Matlab建模对变换器仿真研究,最后通过采用TMS320F28335芯片对变换器驱动信号和控制程序进行了软件设计。样机实验结果表明,成功实现了软开关和同步整流,减少了变换器的开关损耗和开通损耗,符合设计要求。     

基于FPGA控制的数字双向DC/DC变换器研究

本文参考国内外双向DC/DC变换器研究文献,设计并搭建了一套基于现场可编程逻辑器件(FPGA)的双向DC/DC变换器装置,整个系统采用交错并联的同步整流Buck-Boost电路作为主电路结构,以FPGA外扩ADC作为控制系统的主要芯片,搭建了数字控制系统平台,分析了数字PWM控制器各个部分的功能及具体实现,在此基础上研究双向DC/DC变换器数字控制技术,比较数字化控制相对模拟控制的优点以及控制系统数字化中遇到的问题及其解决方案。     

Common mode conductive noise cancellation for multiphase converter using auxiliary winding

A multiphase DC-DC converter consisting of a coupled inductor and fast switching devices enables power electronics equipment to achieve a high-power density. However, with such devices, the fast voltage transition generates substantial common mode (CM) noise. However, there are very few studies on CM noise reduction for multiphase converters using a coupled inductor. Therefore, in this paper, a CM noise reduction method is proposed for a multiphase DC-DC converter that hardly lowers the power density.     

Compact, reliable efficiency

The work presents a multiphase DC-DC converter aimed to equip a C segment, next generation car having a 42/14 V automotive dual-voltage electric power system. The inverted power flow can be obtained by an additional DC-DC converter working in step-up mode or by using electronic interface based on a bilateral converter topology. The experimental result show that proposed solution has greater efficiency over the entire input voltage range.     

基于自抗扰控制的双向DC-DC变换器并联均流控制

双向DC-DC变换器作为微电网的重要组成部分,可以实现各个微源之间的能量流动,但变换器并联运行时存在均流问题。为了解决双向DC-DC变换器的抗扰动能力和均流控制效果,在建立双向DC-DC变换器数学模型的基础上,设计了一种电压电流双闭环自抗扰控制(ADRC)策略,同时考虑双向DC-DC变换器并联运行的均流特性,将ADRC与中间电流均流控制相结合,提出了一种适用于DC-DC变换器的自抗扰均流控制算法。仿真结果表明,与传统PI控制系统相比,该控制系统具有更优的快速性、鲁棒性和适应性。     

DC-DC变换器的通用大信号自适应控制策略构建

针对DC-DC变换器工作点大信号范围变化的情况,提出了一种DC-DC开关变换器的通用大信号自适应控制策略。将开关变换器全局工作区域分割成若干子区域并分别进行小信号建模与线性补偿设计,依据权函数将各个子区域的线性补偿器通过凸组合构建出全局控制器结构,权函数依据外部扰动自助确定各局部线性补偿器的作用权重系数,从而具备"区域自适应功能"。根据所提大信号控制结构,DC-DC变换器的非线性控制问题可以间接通过线性补偿解决,从而保留经典频域法具备物理意义明确和易于设计的优点。最后,分别以基本Buck变换器和级联DC-DC变换器为研究对象,说明了大信号控制策略的设计过程并通过仿真和实验验证了控制策略的有效性。     

基于扩展状态平均法的隔离型多端口移相全桥双向直流变换器建模研究

建立了一种用于混合储能系统的隔离型多端口双向直流变换器的数学模型。通过星-网变换建立了移相控制下直流变换器多端口网型等效电路,通过扩展状态平均法建立了N端口变换器在电感电流连续时的状态平均模型和小信号模型,并分析了各端口之间传输的功率。仿真比较了不同端口数下变换器的模型输出和拓扑输出,并以三端口变换器为例,分析了移相比扰动下的模型和拓扑电路的动态响应。结果表明,提出的多端口直流变换器的数学模型能够准确反映移相控制下多端口变换器的稳态性能和动态性能,且对于不同端口数量的直流变换器具有普遍适用性。     

半主动混合储能双向直流变换器的精确建模

为了优化设计双向直流变换器（BDC）的控制系统,对双向直流变换器进行了精确建模。选用带有输入和输出滤波电路的半桥式Buck/Boost变换器作为建模对象,分析了变换器的工作原理,采用状态空间平均法分别建立了大信号模型和小信号模型,并理论推导了各个扰动电量到输出电压扰动的传递函数。最后在Simulink下建立了半主动混合储能系统,验证了建模的正确性。     

一种新型三电平双向DC-DC变换器

三电平桥式电路中开关管承受的电应力比普通桥式电路中开关管承受的电应力减小一半,结合三电平电路结构的优点,省去了传统三电平双向DC-DC变换器中的一对飞跨电容,提出了一种新型三电平双向DC-DC变换器。该新型三电平双向DC-DC变换器使电路中开关管电应力减小,谐波成分降低。利用交错移相的控制策略进行控制,使得新型变换器中所有开关管均能实现零电压开关(ZVS)。通过2.4 kW的样机试验验证,提出的新型三电平双向DC-DC变换器性能优良,与传统的双向DC-DC变换器相比,效率有了显著提升。     

基于DC-GRID的海上风电场控制策略研究

提出了基于直流传输的海上风电场系统的控制策略,同时建立了基于DC-GRID的海上风电场系统模型。系统由永磁同步风机机组、离岸全桥直直变换器、岸端逆变器组成。各个永磁同步风电机组分别并联在高压大功率全桥DC-DC上,由升压后经过直流传输到岸端VSC之后,经逆变到适合交流电网传输的电压后并网。控制策略以及系统模型由MATLAB/SIMULINK仿真验证。     

基于切换线性系统理论的DC-DC变换器控制系统的能控性和能达性

该文将电力电子电路视为一类混杂动态系统，尝试在DC-DC变换器控制系统研究中引入切换线性系统的概念和理论。将基本DC-DC变换器建立为切换线性模型，由此提出DC-DC变换器能控性和能达性等基本控制特性，为DC-DC变换器控制系统的优化控制和其它控制策略的实现提供理论依据。以Buck变换器控制系统设计为例进行仿真验证，分析了能控性和能达性研究的理论意义。该文的研究还表明，研究方法也适应于其它电力电子电路能控性和能达性的研究。     

新型电动汽车双向隔离型DC-DC变换器控制策略

双向隔离型DC-DC变换器在超级电容储能供电的电动汽车上应用广泛,为了实现变换器中所有开关管零电压开关(ZVS)过程,提高双向隔离型变换器效率,提出了一种新型双向有源桥式变换器控制策略。在桥式变换器中增加并联谐振电感,利用占空比补偿的方法对驱动信号进行补偿,对谐振腔的电流值进行设计求解,选取合适的谐振电感值,对谐振过程中桥式结构一次侧和二次侧电压的相位差进行控制,通过脉宽调制(PWM)处理器综合调制后控制双向隔离型变换器。保证了能量双向流动的同时,实现了双向隔离型DC-DC变换器中所有开关管ZVS过程。试验测试表明,所提出的新型控制策略能够有效提高双向隔离型DC-DC变换器的效率。