Boost变换器的参数选择与非最小相位分析

为了提高Boost变换器的暂态性能,减小非最小相位反应引起的负调对系统的影响,利用脉冲波形积分法建立了Boost变换器工作在电感电流连续模式下的小信号数学模型,获得了系统输入-输出以及控制-输出的传递函数,为Boost变换器暂态性能优化提供了理论依据。利用该模型分析了电感、电容、负载、占空比、频率等参数对系统暂态性能和系统非最小相位引起的负调电压的影响。研究结果表明:较大的电感、最重负载、较大的占空比使得系统的零点更靠近原点,系统的非最小相位反应即负调现象更加明显;不同的电容值会影响系统的暂态性能和输出电压纹波,对负调反应没有影响。给出了提高系统暂态性能和减小非最小相位反应的参数选择思路,为Boost变换器优化设计提供了理论依据。仿真和实验结果验证了参数选择设计的合理性。     

DC-DC变换器负调电压产生机理分析与抑制

针对DC-DC变换器数学模型中的右半平面零点导致系统输出电压产生负调以及系统响应速度变慢等问题,提出了抑制负调电压的变换器参数设计原则。以Boost变换器为研究对象,分析了电感电流连续且电感完全供能模式(CCM-CISM)情况下负调电压产生的机理,将非最小相位系统占空比发生突变的暂态过程分为负调和超调两个阶段,根据负调电压数学模型分析了电感和电容对负调电压的影响,给出了抑制负调电压的电感和电容设计原则,对提高非最小相位系统暂态和稳态性能具有指导意义。仿真和实验验证了机理分析的正确性以及抑制负调电压参数设计的合理性。     

光伏发电系统前级宽输入DC/DC Boost变换器

峰值电流模式DC/DC Boost变换器输入电压范围较宽,适用于两级式光伏发电系统的前级。DC/DC Boost变换器的输入电压较低时,一般采用固定斜坡补偿来保证其稳定运行,低输入电压范围宽时,往往需要过补偿,无法达到设计功率。提出一种动态斜坡补偿的方法,使变换器在较宽输入电压下都能稳定工作且具有较高效率。40 W样机测试结果显示:输入电压在16~24 V的范围内,变换器均能稳定工作。     

限幅控制在DC-DC变换器中的应用

针对DC-DC变换器数学模型中的右半平面零点引起系统不稳定,输出电压产生负调,系统响应速度变慢等问题,提出一种非线性控制策略-限幅控制。以Boost变换器为研究对象,分析右半平面零点对系统暂态和稳态性能的影响。讨论占空比对系统非最小相位的影响以及对电路工作安全性的影响,给出占空比幅值限制范围。研究结果表明通过对DC-DC变换器采用限幅控制,解决了非最小相位系统的稳定性问题,同时减小了系统的负调,提高了系统响应速度。仿真和实验结果验证了所提出控制方法的可行性。     

带恒功率负载的有源阻尼Boost变换器的研制

以带恒功率负载的Boost变换器系统为研究对象,通过状态空间平均法对Boost变换器进行建模,确定恒功率负载造成系统不稳定的原因,引入有源阻尼,在控制电压端减去相关系数与输入电感电流的乘积,等效于给电感串连电阻来补偿恒功率负载的负阻抗特性,得到有源阻尼与电压外环相结合的控制策略。实验结果表明该方法能有效地解决恒功率负载引起的不稳定性问题,并且使系统具有良好的动态性能。     

含有右半平面零点的开关DC-DC变换器暂态性能分析及频域法设计

含有右半平面零点(RHPZ)的开关DC-DC变换器发生占空比突变时,暂态过程会出现负调现象,该现象会导致系统暂态性能变差,负调持续时间段系统易形成正反馈而出现不稳定现象,传统的频域法无法直接进行控制器设计,因此对其进行控制较最小相位系统困难的多。该文以含有RHPZ的Buck-Boost变换器为例,建立负调电压暂态数学模型,推导出衡量负调电压性能的表达式,依据该表达式与变换器参数之间的关系,给出抑制负调电压的参数设计方法。根据负调电压抑制后的系统暂态性能特点,并结合含有RHPZ开关DC-DC变换器电路拓扑的特点,提出限制占空比和频域法相结合的控制策略。实验结果表明,该控制策略具有良好的暂态和稳态性能。     

一种独立光储发电系统用宽输入范围非隔离三端口变换器

针对独立光储发电系统中光伏电池输入电压的不稳定性，提出一种能够在大于和小于储能端口电压范围内工作的宽输入范围非隔离三端口变换器，可以实现光伏电池、蓄电池和负载之间的能量流动和功率平衡。该文所提变换器是由传统的Buck、Boost和Buck-Boost变换器分别与双向升降压四开关Buck-Boost(FSBB)变换器进行组合得到。FSBB用于连接光伏电池和蓄电池端口，可以削弱储能端口电压对光伏端口电压的约束，满足光伏端口宽电压输入的应用需求，增加了系统的稳定性。该文以Boost变换器和FSBB变换器进行组合为例设计实验样机，通过实验验证了该变换器理论分析的正确性和所提控制策略的可行性。     

具有快动态响应和低输出电压纹波的二次型BoostPFC变换器

为了提高功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)变换器对负载变化的动态响应性能,同时消除输出电压二倍工频纹波,本文将二次型Boost变换器应用于PFC变换器中,并分析了其工作原理。根据主电路电感的工作模式,可以将二次型Boost PFC变换器的工作区域划分为四个区域:CCM-CCM、CCM-DCM、DCM-CCM和DCM-DCM,本论文重点研究了二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的输出电压纹波特性及其动态性能。研究结果表明,与传统DCM Boost PFC变换器相比,二次型DCM-DCM Boost PFC变换器可消除输出电压的二倍工频纹波,降低输入电感电流峰值,且提高了负载动态响应速度,极大地降低了输出电压超调量与跌落量。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性。     

高速发电机用宽电压范围双管Buck-Boost变换器暂态稳定分析与系统校正

高速永磁发电机宽速度范围运行时输出电压波动大,当发电机输出端接双管Buck-Boost变换器进行调压时,宽电压范围输入对变换器的稳定性和动态性能提出挑战。本文采用平均开关法建立了双管Buck-Boost变换器电感电流连续的非理想小信号模型,基于该模型分析了占空比、负载、输出滤波电容等效ESR、控制参数等对系统暂态稳定性能的影响,给出了提高系统暂态性能的控制参数设计方法。分析研究发现:占空比的变化导致系统的非最小相位反应明显,系统的动态响应变差;负载变化时系统的动态响应变化小;增大输出滤波电容等效ESR可以改善系统的动态性能。仿真和实验结果验证了暂态稳定分析和控制参数设计的合理性。     

一种新颖的ZCZVS PWM Boost全桥变换器

提出一种新颖的零电流零电压开关：PWM Boost全桥变换器，超前管利用输出滤波电容的能量可以在很宽的负载范围内实现ZCS，滞后管可以在任何负载下实现ZVS。与ZCS PWM Boost全桥变换器相比，所提出的变换器没有电流占空比丢失的问题。该文详细分析该变换器的工作原理，参数设计原则，并通过一个480W的原理样机，验证分析结果。     

基于PWM+PFM控制的两级DC-DC变换器效率优化

为了提高LLC谐振变换器宽输入电压范围和解决轻载时损耗大导致整体效率不高的问题,基于Boost-LLC两级式拓扑,提出一种全负载范围数字控制效率优化方法.根据不同的负载对前后两级建立双环控制,前级升压Boost电路通过脉宽调制(PWM)方式实现不同负载对应调整输出电压大小,并将其值作为后级LLC电路的母线电压;后级LL...     

一种改进脉冲序列控制Boost变换器研究

针对脉冲序列(PT)控制Boost变换器适用输入电压范围窄的问题,研究了一种改进PT控制Boost变换器。介绍了改进PT控制Boost变换器的基本原理和工作过程,搭建仿真电路模型并设计硬件试验电路,得出仿真及试验波形,验证了改进PT控制Boost变换器的可行性和先进性。研究表明,改进PT控制Boost变换器不仅适用输入电压范围宽,且稳态、瞬态特性良好。     

一种采用高频电流前馈补偿的Boost变换器系统稳定方法

在开关电源变换器设计中,经常会在功率输入端加入滤波器。输入滤波器可以减小或消除电磁干扰,消除变换器输入电流波形的开关谐波,还可用于在给定电压瞬间,保护变换器及其负载免受冲击而损坏,从而提高系统的可靠性。但是输入滤波器改变了系统的动态性能,与具有负阻抗特性的恒功率负载级联时,会造成系统的不稳定甚至可能产生谐振。该文提出了一种基于输入滤波器谐振频率处的高频电流前馈补偿技术,能够在不改变系统体积重量和原有控制结构的前提下,抑制系统的振荡和波形畸变。为了在振荡发生时能够保证电路正常工作,提出了一种具有冗余结构的Boost变换器拓扑。首先对系统的数学模型进行分析,然后给出仿真及实验结果,证明了所提控制策略与拓扑结构的正确性和可行性。     

具有宽负载范围的新型Boost功率因数校正器

针对不连续导电模式(DCM)和连续导电模式(CCM)Boost PFC变换器存在负载范围受限的问题,提出了一种工作在伪连续导电模式(PCCM)的新型Boost功率因数校正变换器。分析了PCCM Boost变换器的工作过程,建立了PCCM Boost PFC变换器的大信号模型,在此基础上设计了数字谷值电流控制策略和电压环PI调节器。该变换器可在较宽的负载范围内实现高功率因数。通过一台输出功率范围为70～400W的实验样机,对PCCM Boost PFC变换器和CCM Boost PFC变换器的性能进行了对比和验证。     

Boost变换器自激混沌抑制EMI的实验研究

提出了基于闭环电流模式Boost变换器的封闭三维离散时间映射,应用该映射得到了电感电流关于输入电压的分叉图和输出电压的负载特性。通过对分叉图的研究,可以选择合适的参数使闭环电流模式Boost变换器工作在混沌状态,即自激混沌。实验结果表明,闭环电流模式Boost变换器自激混沌抑制EMI的效果良好,在实际负载范围内都能自激混沌,且对输出电压的纹波影响较小。     

双管Buck-Boost变换器的输入电压前馈控制策略

双管Buck-Boost变换器适用于宽输入电压范围场合。采用双调制–单载波的两模式控制策略可实现其整个输入电压范围内的高效率和工作模式的自动平滑切换,其工作模式即为高输入电压区间的 Buck 模式和低输入电压区间的Boost模式。为抑制输入电压扰动对输出电压的影响,通过建立双管Buck-Boost变换器不同工作模式下的小信号模型,推导相应的输入电压前馈函数,并分析电路参数变化对前馈函数的影响,进而提出一种带输入电压前馈的两模式控制策略。采用所提出控制策略的双管 Buck-Boost 变换器,可实现工作模式和相应输入电压前馈函数的同时自动选择,及工作模式的近似平滑切换,从而保证变换器整个输入电压范围内的高效率和良好的输入暂态响应。为更好地展现所提出控制策略的优点,对带输入电压前馈和不带输入电压前馈的两模式控制策略进行比较。最后,实验室搭建一台原理样机,并对所提出的控制策略进行实验验证。     

三电平Boost型高频链逆变器损耗分析与优化EI北大核心CSCD

为提高列车辅助变流器可靠性、效率和功率密度,提出一种取消直流滤波环节的三相整流型高频链逆变器拓扑结构,通过采用三电平Boost变换器有效降低了整流电压峰值,并协调考虑损耗因素与全运行周期线路电压,确定了电压增益的优化取值空间,进而提出输入电压前馈补偿控制策略。进一步分析六脉波解调混合调制策略下系统的不同工作模式,提出一种有源箝位零电流软开关实现方法,并在全输入电压范围和全负载范围内对整个辅助变流器进行损耗分析,证明了该方法在效率提升方面的优势。最后仿真和实验进一步验证了理论分析的正确性。     

一种新颖的Buck-Boost变换器

提出了一种新颖的两开关电路拓扑，它能工作在宽输入交流电压范围，并实现功率因数校正(PFC)。新拓扑与单开关Buck—Boost变换器和传统的两开关串级Buck—Boost变换器及其它Buck—Boost变换器相比有显的性能改善，如：器件应力及损耗较低，不需要解决浪涌电流问题，电感尺寸也较小。分析了拓扑工作原理，并给出了实验结果。     

一种多模式复合调制的L-R型LCC谐振变换器

提出一种多模式复合调制的线性-谐振(L-R)型LCC谐振变换器.该变换器根据Boost调制的思路,结合传统LCC谐振变换器,实现了电感电流线性-谐振型变化的转换,具有全负载范围的软开关特性.在复合调制方式下,变换器能实现3种工作模式的互相转换以适应宽输出电压和负载变化范围的应用场合,解决了传统LCC谐振变换器在轻载条件...     

PWM-PFM混合控制LCC谐振变换器研究

输入电压和负载宽范围变化时,变频控制LCC谐振变换器的开关频率变化范围宽,而移相控制LCC谐振变换器难以实现宽范围零电压关断(zero voltage switching,ZVS)。为了在较窄开关频率范围内实现LCC谐振变换器的宽范围软开关,该文提出一种脉宽-脉频调制(pulse width modulation-pulse frequency modulation,PWM-PFM)混合控制LCC变换器。通过同时调整LCC变换器原边开关管的导通角与开关频率,在宽输入电压和宽负载变化范围内,提出的PWM-PFM混合控制LCC变换器能在稳压输出的同时保持变换器ZVS软开关工作。此外,PWM-PFM混合控制LCC谐振变换器的开关频率范围较窄,简化了变换器磁性元件的设计。以工作在电容电压连续模式(continuous capacitor voltage mode,CCVM)的LCC谐振变换器为例,利用基波近似法,分析PWM-PFM混合控制LCC谐振变换器的工作原理和控制特性,对谐振元件和控制参数进行设计。最后,通过一台100~200V输入、48V/500W输出的实验样机验证了理论分析的正确性。