DC-DC降压变换器的滑模控制研究

为更快获得比较理想的直流输出电压,优化Buck变换器的动态性能,本文分析了一种滑模控制器控制的直流-直流降压变换器,推导了描述降压变换器的动态方程,并设计了滑模控制器。通过MATLAB/Simulink进行仿真,仿真结果表明,基于滑模控制的降压转换器对负载变化和输入电压变化的有效性和鲁棒性。     

推挽DC-DC变换器建模与控制设计

运用状态空间平均法,推导出连续导电模式下非理想电压型推挽DC-DC变换器功率级电路的低频小信号传递函数,仿真出变换器功率级电路的幅频和相频曲线（Bode图）,通过优化设计反馈补偿电路,可以提高电压型推挽DC-DC变换器系统的稳定性和动态特性。对一台电压型推挽DC-DC变换器样机进行仿真和控制设计,应用网络分析仪Agilent4395A分别测试功率级电路和变换器系统的Bode图,并应用示波器测试变换器系统的负载动态响应,验证了建模和控制设计的正确性。     

DC-DC变换器的大信号建模及鲁棒控制方法

本文从工程实践的要求出发,将建模和控制器的设计紧密结合,提出了一种新型DC-DC变换器大信号建模方法,基于这一模型,将线性时变不确定系统的鲁棒控制方法应用于DC-DC变换器的控制器设计.本文所提出的建模和控制器设计方法适用于全部四种基本PWM型DC-DC变换器.计算机仿真和实验证明,本文设计的控制器对输入电源电压扰动和线性负载电阻扰动具有良好的鲁棒性,且实现方案简单易行.     

一种用于DC-DC变换器中的斜坡补偿电路

设计了一种应用于DC-DC变换器中的斜坡补偿电路.提出了一种新的动态斜坡补偿方法,使斜坡补偿电流的斜率随着占空比的增大而增大,在消除了次谐波振荡的同时,也避免了斜坡补偿对DC-DC变换器带载能力的影响.该斜坡补偿电路结构简单,易于实现,已在基于0.5 μm双极型CMOS DMOS(BCD)工艺设计的电流模降压型DC-DC变换器中得到了验证.测试结果表明,该DC-DC变换器在不同占空比下可稳定工作,可以满足一般的电源应用需求.设计的DC-DC变换器面积为2.2 mm×2.2 mm,其中斜坡补偿电路面积仅为0.2 mm×0.3 mm.     

一种能储互补多端口电源变换器系统实验平台

直流微网技术促进了分布式能源、储能以及电力电子技术的快速发展,使得多能互补、能源互联系统应用越加广泛。本文以燃料电池发电源、超级电容器储能及其DC-DC变换器为基础,开发了一种能储互补多端口电源变换器系统实验平台。实验系统采用单元模块化结构,分别设计了燃料电池及单向DC-DC变换器单元、超级电容模组及双向DC-DC变换器单元、集合驱动采样的DSP控制器单元。通过搭建的系统平台,开展了相应的实验研究和分析,能够促进学生掌握电力电子技术知识,强化动手实践和产业化训练,提高电力电子系统综合设计分析能力。     

Boost变换器的PID型滑模控制

以实现Boost变换器良好的动静态控制特性为目的,研究了变换器的PID型滑模控制策略。给出了PID型滑模电压控制状态表达式,并建立了该滑模控制变换器系统模型;设计了滑模切换面函数形式,推导出系统等效控制表达式;采用光滑函数方法降低滑模控制系统的抖振现象,得出了增加去抖振措施的控制表达式;给出了滑模切换面参数的选择方法。通过仿真与实验,验证了基于PID型滑模控制的Boost变换器系统理想的启动和扰动调节特性。     

基于SiC器件的交错并联双向DC-DC变换器的设计

针对传统组串式储能变流器存在的系统损耗大、输出电能质量低及整体可靠性差等问题,文中提出一种新型两相交错并联变换器拓扑,以提高系统效率及过流能力。首先给出交错并联DC-DC变换器的拓扑结构,分析两相交错并联拓扑结构工作原理,并推导相应的小信号模型,求其开环传递函数;然后以提升系统响应速度为目标,设计基于电流内环、电压外环的串级控制器,搭建基于SiC器件的10 kW样机。通过大电流实验、双脉冲实验对样机进行稳定性验证,最后对样机充放电模式分别进行效率测试。实验结果表明,基于SiC器件的两相交错并联双向DC-DC变换器能在一定程度上减小电流纹波,提高变换器功率等级,显著提升效率。     

基于STM32的Buck-Boost双向DC-DC变换器的研究

针对当前汽车电源系统中双向DC-DC（直流电转换为直流电）变换器存在的开关技术复杂、设计和制造成本大、测试和调整难度大、充放电效率低等问题，设计了一种基于SMT32双闭环控制的Buck-Boost（降压/升压）型的低成本直流变换器。首先，详细分析了Buck-Boost直流变换器的电路结构和充放电工作模式。其次，设计了双向DC-DC变换器总体电路图，并进行了比例-积分（PI）调节器参数选择。最后，通过MATLAB搭建了仿真模型。仿真结果表明，所采用的控制方法能很好地实现DC-DC变换器的功率变换，具有稳定性好、抗干扰能力强、响应速度快和效率高的特点，有望进一步降低汽车电源系统的成本。     

锂电池组储能的混合动力RTG系统设计

锂电池组与柴油机构成的混合动力起重机系统是港口节能减排的一项重要技术。针对起重机再生制动能量的回收,设计了双向DC-DC变换器来实现锂电池组储能系统的两种工作模式(再生制动模式和锂电池组放电模式);对双向DC-DC变流器升压工作方式设计了双闭环控制器,降压工作方式设计了电流环和电压环两种控制器,并进行了对比,从而实现了对锂电池组储能系统充、放电过程和不同运行模式间切换过程的控制。运用PLECS搭建了系统仿真模型,仿真结果表明,在制动能量回收过程中,采用电压环控制器可以实现较高效率的制动能量回收。     

滑模控制开关变换器的分析与实现

分析了滑模控制DC／DC变换器的滑模存在条件、到达条件及稳定性，通过选择适当的状态变量，建立系统状态方程模型。提出了一种实用性较强的双环控制方案，并以Buck电路为例，设计出滑模控制电路。实验结果表明，此控制方案是可行的，它可以有效地改善变换器的动态性能，提高其鲁棒性。     

Sliding mode control and stability analysis of buck DC-DC converter

This paper is proposed to deal with the voltage regulation of buck DC-DC converter based on sliding mode control (SMC) technology. A buck DC-DC converter with parasitic resistance is inherently a bilinear system possessing inevitable uncertainties, such as variable resistive load and input disturbance. First, the buck DC-DC converter is modified into an uncertain linear model. Then, SMC technology is adopted to suppress the input disturbance and reduce the effects from the load variation. In addition, the continuous conduction mode (CCM) for normal operation can be guaranteed by the design of sliding function. Finally, experimental results are included for demonstration.     

DC-DC buck变换器的混沌现象分析及其控制

作为典型的分段光滑系统,DC-DC变换器中会出现诸多复杂的非线性现象,如分岔与混沌。文中从系统传递能量的角度分析了电压反馈型DC-DC buck变换器中混沌产生的机理,指出系统能量的增加是使系统产生混沌的主要原因。在此基础上,提出了一种采用以电感电流为控制变量的脉冲反馈控制器,实现了对电压反馈型DC-DC buck变换器混沌现象的控制。最终通过理论分析、数值计算及电路仿真证实了该方法的正确性及有效性。上述研究结果有助于加深对电路系统动力学特性的认识与理解,对优化系统参数、提高系统性能具有理论和实用价值。     

基于简单拓扑的单相交流降压变换器研究

分析了一种新型单相交流降压变换器AC_Buck,该变换器由简单的DC-DC电路Buck衍化而来,仅使用两个功率开关,结构简单,控制简便,可实现交流-交流直接降压变换。文中对该变换器的工作原理进行了详细分析,针对电路存在的功率管换流的关键问题,提出了采用RCD换流电路的解决方案,并对该方案进行了详细分析。通过仿真验证了采用RCD换流电路的AC_Buck变换器的可行性。     

降压型变换器的分叉及其混沌行为的研究

针对DC/DC开关变换器存在的非线性混沌现象,利用时间离散映射方法,导出了DC/DC Buck变换器的精确离散模型,研究DC/DC Buck变换器分叉和混沌现象动态演化过程。分析DC/DC Buck变换器的稳定性,最后通过仿真验证了系统的分叉和混沌行为。研究结果表明要使DC/DC Buck变换器工作于稳定状态,可以利用控制电压反馈系数的方法预防和消除分叉及混沌现象的发生。     

Robust control of parallel DC-DC buck converters by combiningintegral-variable-structure and multiple-sliding-surface control schemes

We develop a robust controller for parallel DC-DC buck converters by combining the concepts of integral-variable-structure and multiple-sliding-surface control. The advantages of the scheme are its simplicity in design, good dynamic response, robustness, ability to nullify the bus-voltage error and the error between the load currents of the converter modules under steady-state conditions, and ability to reduce the impact of very high-frequency dynamics due to parasitics on the closed-loop system. We describe a method for determining the region of existence and stability of the sliding manifolds for such parallel converters. The results show good steady-state and dynamic responses     

DCM,FSM,dead time and width controllers for a high frequency high efficiency buck DC-DC converter over a wide load range

This paper presents a width controller,a dead time controller,a discontinuous current mode(DCM) controller and a frequency skipping modulation(FSM) controller for a high frequency high efficiency buck DC-DC converter. To improve the efficiency over a wide load range,especially at high switching frequency,the dead time controller and width controller are applied to enhance the high load efficiency,while the DCM controller and FSM controller are proposed to increase the light load efficiency.The proposed D...     

基于LM5117P的降压型直流开关稳压电源设计

降压型直流开关稳压电源是一种单向DC-DC变换器,实现稳定直流降压功能.本系统采用同步降压控制器LM5117P作为电路控制核心,以同步Buck电路作为降压主电路,通过闭环回路反馈设计以及芯片本身的精准采样,将输入电压16V降为5V恒压输出.