滑模控制Buck三电平变换器

滑模控制具有鲁棒性强、动态品质好等优点,本文尝试将滑模控制引入三电平变换器。以Buck三电平变换器为例,给出了滑模控制的分析和设计方法,包括滑模面的选取、等效控制、稳定性和存在性证明,最后进行了实验验证,将滑模控制Buck三电平变换器与传统PWM控制Buck三电平变换器进行了分析和比较。研究结果表明,相对于PWM控制的Buck三电平变换器,滑模控制Buck三电平变换器的鲁棒性和动态品质得到较大提高。     

断续导通模式Buck变换器跨周期调制离散解析模型

脉宽调制模式DC/DC变换器非线性分析经常采用离散模型。该文基于跨周期调制工作模式建立断续导通模式Buck变换器的闭环同步开关映射模型。分析输出电压随负载电阻变化的非线性特性,得到跨周期调制工作模式下系统在较宽负载调整范围内能够保持稳定输出电压,轻负载下跨周期数目增加,输出电压在定常解与周期n解之间变换且呈现无序性,相邻负载跨周期数目具有渐变特性的规律。基于能量守恒定理,建立每个时钟周期的能量迭代关系式,对同步开关映射模型进行定量验证。     

Buck变换器滑模控制的研究与实现

研究滑模变结构控制策略在Buck变换器中的应用,提出基于PWM技术的滑模控制器,解决Buck变换器滑模变结构控制性能受元器件开关速度影响的问题;设计控制器实现电路,研制实验样机,并进行实验。实验结果表明采用本文提出的方法控制Buck变换器,控制精度高,动态响应快,且系统对输入电压波动和负载变化等干扰具有很强的鲁棒性。     

PWM Buck变换器电容引起的混沌及其控制

大多数关于变换器分岔和混沌的研究都是以电源电压作为变量进行分析和控制的,而实际中电容也影响到系统的分岔和混沌。以PWM模拟电压控制Buck变换器为研究对象,利用计算机仿真电路得到以电容为自变量的分岔图;利用硬件实验电路对单周期稳定、倍周期分岔和混沌3种不同状态进行相图分析;采用参数扰动实现混沌控制,由分岔图可知原来的三种不同状态均被控制为单周期稳定状态,从硬件实验得到的时域波形图验证了控制算法的有效性。     

恒定导通时间控制Buck变换器的间隔周期斜率补偿方案

提出一种改进的斜率补偿方式,用以改善恒定导通时间控制模式Buck变换器的稳定性。与传统方法相比,所提方法以数字化控制的方式间隔周期提供斜率补偿信号,能更加有效地消除次谐波振荡。此外,该方法可根据相邻周期关断时间的偏差来自适应地调节补偿信号的斜率。这使得系统在稳态时仅需少量的斜率补偿,有效地降低了补偿信号对恒定导通时间控制快速响应能力的影响。通过理论量化分析和实验对比验证了所提方法的可行性。     

基于纹波补偿的恒定导通时间控制Buck变换器

针对恒定导通时间(COT)控制的Buck变换器,在输出滤波电容的等效串联电阻(ESR)较小时出现次谐波震荡问题,提出了一种基于纹波补偿的恒定导通时间控制技术。通过引入输出滤波电容的等效串联电阻(ESR)的纹波电压补偿,使反馈电压的纹波得以增强,从而改善系统的稳定性。仿真和实验结果表明,采用提出的方法,当输出滤波电容的等效串联电阻(ESR)较小时,系统仍然具有较强的稳定性。     

双向DC/DC变换器滑模控制新方案研究

根据双向DC/DC变换器在电感电流连续模式(CCM)和断续模式(DCM)下的电路特性,以双向Buck变换器为例,提出了一种新型滑模控制策略,通过对双向Buck变换器在CCM和DCM下的建模分析,给出了改进的滑模控制矩阵方程和控制规则,并且讨论推导了此时的滑模存在条件和稳定条件,给出了结合滞环控制的滑模控制器设计方案。实验结果证明,该滑模控制系统具有良好的鲁棒性和快速的动态响应速度。     

PWM Buck变换器电感引起的混沌及控制

大多数关于变换器分岔和混沌的研究都是以电源电压作为变量进行分析和控制的,而实际中电感也影响到系统的分岔和混沌.以PWM模拟电压控制Buck变换器为研究对象,首先利用计算机仿真电路得到以电感为自变量的分岔图;然后利用硬件实验电路对单周期稳定、倍周期分岔和混沌3种不同状态进行相图分析;最后采用参数扰动实现混沌控制,从分岔图可以看到原先的3种不同状态均被控制为单周期稳定状态,从硬件实验得到的时域波形图验证了控制算法的有效性.     

Buck变换器的电压电流双闭环终端滑模控制

针对传统单闭环线性滑模控制Buck变换器中存在的响应速度慢、稳态精确度低等问题,提出一种电容电压/电感电流双闭环终端滑模控制方法。考虑负载电阻未知情况,设计负载估计器,限制负载电流在额定范围内以实现过流保护;基于基尔霍夫定律建立Buck变换器在开关导通和关断两种情况下的统一微分方程模型。针对外环电容电压环和内环电感电流环,分别设计终端滑模控制器和线性滑模控制器以满足其不同的控制性能要求,实现电容和电感非线性器件的瞬态性能控制,并在有限时间内输出期望的直流电压。基于滑模存在条件,推导出保证Buck变换器在开关导通和关断两种情况下的统一稳定条件。与传统单闭环线性滑模控制方法的仿真对比证明所提控制方法的有效性和可行性。     

临界连续模式单电感双输出Buck功率因数校正变换器

提出了一种临界连续模式(CRM)单电感双输出(SIDO)Buck功率因数校正(PFC)变换器及其控制策略,并分析了其工作特性。通过对电感的分时复用控制,实现了2个输出支路的独立控制。在输入电压接近各输出支路电压情况下,控制器限制了开关管的最小关断时间,解决了工作于CRM时电感在输入电流过零点附近难以分时复用控制的问题,并抑制了电感在输入电流过零点附近的复用频率。相对于传统两级结构的多路输出PFC变换器,CRM SIDO Buck PFC变换器减少了控制器与电感的数量,降低了变换器的体积与成本,并提高了变换器的效率。实验结果验证了所提变换器高效率、高功率因数以及2个输出支路的高输出精度控制特性。     

Buck变换器的积分重构滑模控制

针对常见的滑模控制方案应用于DC／DC开关变换器中存在的问题,将基于积分重构的滑模控制方案用于连续导电模式下的Buck变换器输出电压校正,该方法只需反馈输出电压和开关位置,省略测量电感电流。给出了采用积分重构建立的滑模切换面的滑模存在区域和相平面上吸引区,通过基于平衡点的线性化小信号稳定性分析得到局部渐近稳定的充分条件。仿真和实验结果表明,此方法具有良好的启动性能和动态特性以及对负载大幅度突变具有稳定鲁棒性。     

BUCK变换器非奇异终端滑模控制研究

针对BUCK变换器平均电流控制补偿器设计复杂、动态响应速度较慢和传统滑模变结构控制存在开关频率不固定的问题,本文采用一种恒定频率的非奇异终端滑模控制策略。根据变换器的开关状态,建立系统的状态空间方程,设计切换面函数,并推导非奇异终端滑模控制律,最后进行了仿真分析,仿真结果表明,和平均电流控制相比,在系统输入电压和输出电流阶跃变化时,非奇异终端滑模控制BUCK变换器输出电压的超调量减小50%以上,动态响应时间大幅度缩短。     

Chaos from a buck switching regulator operating in discontinuous mode

A first-order iterative map which describes the dynamics of a simple feedback buck switching regulator operating in discontinuous mode is derived. Analysis of this map shows that flip bifurcations occur at certain values of the feedback factor. Results from computer simulations and experiments reveal that the system exhibits a typical perioddoubling route to chaos under the particular operating condition studied in this paper. It is found that a special kind of randomness, arising from the ability of the system to ‘merge’ and ‘skip’ periods, constitutes a unique feature of the chaotic dynamics of switched-mode converter circuits.     

一种离散全局滑模控制Buck变换器设计

为了保持离散指数趋近律法设计的全局滑模控制系统的良好瞬态特性,削弱全局滑模控制系统的抖振,简化离散全局滑模控制律结构和设计,提出了一种结构更简单的离散全局衰减律.理论分析了离散全局衰减律下准全局滑动模态的收敛性和稳态特性,给出了全局衰减控制律的设计方法.仿真研究了离散全局衰减律用于离散全局滑模控制Buck变换器设计的正确性和有效性.仿真结果表明,全局衰减律适用于离散全局滑模控制,削弱了系统抖振.离散全局衰减控制Buck变换器较离散指数趋近控制具有更小输出电压纹波.     

不连续导电模式Boost PFC变换器中快尺度不稳定性研究

导出了不连续导电模式Boost PFC变换器的异步切换映射数值模型。数值模拟发现,系统在输入电压周期里会出现快尺度边界碰撞分岔现象。通过研究电路系统模式的切换临界角的变化对快尺度不稳定性现象进行了详细的描述,同时分析了快尺度不稳定性对器件应力及系统功率因数的影响,给出了系统稳定性随一些参数变化的稳定性区域图。最后,实验验证了这种快尺度不稳定性现象的存在。这些结果对于实际电路的设计具有重要的参考价值。     

双Buck型逆变器高阶系统二阶滑模控制

在双Buck逆变器(DC-AC)基础上,为了进一步提高滑模控制的稳态精度和电流动态性能,提出了一种新颖的四阶系统二阶滑模控制策略.文中给出了其电路动态模型、工作原理和控制器的设计.仿真和实验结果表明:该双Buck逆变器带有积分环节和电流环节的二阶滑模控制器能减小稳态终值误差,且输出电压和电流同时具有强鲁棒性和良好动态性能,可以减弱控制系统的干扰和漂移.