后缘调制Buck变换器的周期借用数字电流控制

为了解决数字电流控制环路的硬件处理速度与带宽之间的矛盾,提出了基于后缘调制Buck变换器的周期借用数字电流控制方法,实现了传统延迟电流控制的硬件速度要求和无拍差电流控制的环路带宽.针对谷值、平均值和峰值电流控制目标,建立了电流控制律,研究了次谐振荡现象及其消除方法,分析了周期借用数字电流控制的Buck变换器鲁棒性.仿真结果表明,周期借用数字电流控制和无拍差电流控制的Buck变换器具有相同的瞬态性能,并且优于延迟电流控制.     

高压电流模降压型DC-DC变换器的电流采样电路

本文针对高压应用电流模Buck DC-DC变换器,提出了一种新颖的片上电流采样电路。该电路结构简单,易于集成,采用LDMOS使应用电压高达25V。使能部分的设计有效防止了开关动作期间电感电流瞬态过冲造成的影响。提出的采样电路已经应用在一款基于0.35μm CDMOS工艺设计的单片电流模Buck DC-DC变换器中。HSPICE仿真结果表明,在5~25V的电源电压范围内,设计电路实现了电感电流的精确采样。     

三端口DC/DC变换器预测电流移相控制

针对微电网储能系统中三端口DC/DC变换器,研究了基于半开关周期采样和全开关周期采样的预测电流移相控制。分析了变换器的工作状态和开关模态,采用Y-△等效变换得到电感电流斜率,在每个开关周期驱动信号的中点时刻采样电感电流,计算不同阶段变换器的电感电流增量。基于电流采样值和电流参考值预测变换器下一个开关周期上升沿和下降沿移相比,更新该移相比使电感电流达到参考值。然后分析了两种采样模式下电感电流中直流分量消除机理,并给出三端口DC/DC变换器闭环控制策略。仿真结果验证了该控制方法的有效性,较好地解决了三端口DC/DC变换器直流偏置问题,提高了系统的动态响应和鲁棒性能。     

一种新的非隔离型低输入电流纹波高效高增益DC-DC变换器

为改善DC-DC变换器性能提出了一种兼具低输入电流纹波和高增益的DC-DC变换器:通过交错控制方式以及合理的设置滤波电容来减小输入电流的脉动,通过高频升压变压器及副边开关电容升压电路两者的配合以极大提高DC-DC变换器的增益。文中详细分析了新提出的DC-DC变换器工作机理以及系统的综合性能,并进一步给出了系统的具体设计方法,最后搭建了一台100W,20V/200V样机,实验最高效率为92.5%,验证了理论分析的正确性。     

一种改善DC-DC变换器动态性能的数字控制方式

针对低压大电流DC-DC变换器负载经常变化的特点,以动态过程输出电压超调量最小和调节时间最短为目的,提出了一种改善DC-DC变换器动态性能的数字控制方式。将变换器在负载变化时的暂态过程分为两个阶段,在每个阶段内对占空比进行直接设置,使开关处于一直导通或一直关断的状态,通过计算两个阶段转折点的输出电压并与采样电压比较以决定开关的状态。该控制方式在负载突变时和计算开关状态时间的最优控制方式有同样的性能,而算法的实时计算量却大幅降低。实验结果表明分段控制可以有效改善DC-DC变换器的动态性能。     

新能源发电系统用多相耦合交错型双向DC-DC变换器及控制研究

本文重点研究新能源发电系统用双向DC-DC变换器及其控制策略,提出一种多相耦合交错型磁集成Buck-Boost变换器应用于新能源发电系统中储能系统能量双向传递。首先对多相磁集成双向DC-DC变换器进行耦合电感研究,分析两相耦合Buck变换器等效电感并给出电感耦合设计准则;针对电感耦合交错型变换器的多开关状态、高阶化及电感电容复杂扰动的特点提出一种平均值电路法建立其小信号模型,并推导出状态变量到控制变量的传递函数;根据变换器开环稳态特性,进行补偿网络设计,提出基于趋近律的自适应电流控制策略并设计基于电流环补偿控制器。最后通过仿真和实验表明,本文提出的控制方法较传统PI控制可同时改善系统稳态及暂态性能。     

推挽型隔离DC-DC变换器软开关条件分析

电流型隔离DC-DC变换器具有电流脉动小的优点,有利于延长储能系统锂电池的使用寿命;同时,减小开关损耗是提高功率变换效率的关键技术之一.因此该文讨论利用电流型推挽隔离DC-DC变换器开关管的寄生电容进行谐振,满足开关管的软开关条件.首先分析变换器的增益特性和工作模态;其次基于变换器的等效电路模型,详细分析推挽型隔离DC-DC变换器的软开关瞬态过程,推导出变换器全部开关管软开关条件的参量表达式;最后通过仿真和实验结果验证了软开关条件的正确性.     

基于修正离散功率级模型的数字DC-DC变换器设计

在高精度数字DC-DC变换器设计中,必须建立变换器功率级的精确模型。通过分析现有功率级离散模型与连续模型的拟合度,建立了拟合程度更高的修正离散功率级模型。为简化数字控制器设计,针对修正离散功率级模型,提出了一种含单一设计参数的数字补偿器设计方法,并分析了该补偿器对系统稳态和瞬态性能的影响。基于Altera Cyclone III FPGA开发板,实现了数字Buck变换器,测试结果表明：1.8 V输出电压下,电压纹波率小于1%;0.4 A负载电流跳变时,过渡时间为0.22 ms,实验结果证明了修正离散功率级     

具有快速负载瞬态响应的开关变换器数字均值电压控制方法

提出一种具有快速负载瞬态响应的开关变换器数字均值电压(DAV)控制方法。以Buck变换器为例,介绍DAV控制开关变换器的工作原理,建立变换器的z域模型,由此分析变换器的稳定性。对比分析DAV控制和数字V~2控制Buck变换器的稳定性与负载瞬态性能。研究结果表明:相比于数字V~2控制,DAV控制Buck变换器具有更好的稳定性,在全占空比范围内都能够稳定工作;DAV控制Buck变换器的负载瞬态响应比数字V~2控制更快。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

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。     

一种精确调节的零电压开通三路输出直流-直流变换器

多路输出直流-直流变换器广泛地应用于各种电子设备。该文的目的是提供一种所有输出均可精确调节的零电压开通3路输出直流-直流变换器。其中第1路输出和第2路输出分别由2个不对称半桥电路来调节,第3路输出由这2个不对称半桥电路之间的相移来调节。所有的主开关管都可以实现零电压开通,因此该3路输出直流-直流变换器可以以较高的效率工作于较高频率。文中探讨了该3路输出直流-直流变换器的工作过程、零电压开通条件及闭环控制设计。用一台输入电压为400 V,输出分别为48 V/10 A、5 V/20 A、12 V/5 A的实验样机来验证该零电压开通3路输出直流-直流变换器的优越性,在100 kHz工作频率满载输出时转换效率为93.36%。     

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。     

一种数字自动选频DC-DC控制器的设计

设计了一个数字自动选频DC-DC控制器。该控制器根据负载情况自动选择一个频率工作,工作频率固定且成倍数关系,后级能进行有效滤波,降低电磁干扰(Electro-Magnetic Interference,EMI)。对于负载情况的判断,提出一种新的数字判断方法,省去了电流采样电路。同时,为了进一步提高系统的瞬态响应,系统添加了非线性控制技术。数字自动选频DC-DC控制器使用CPLD进行了测试验证。测试结果显示,在输入电压3.3V,输出电压1.8V,DC-DC正常工作。在宽负载范围内,控制器通过自动切换工作频率维持了较高的效率,且能对EMI有效滤波。当负载在100～350mA跳变,电压过冲限制在50mV以内。     

先进数字控制技术在DC-DC变换器中的应用

综述了数字控制技术在直流-直流变换器中的应用,集中于两个方面,如何产生数字脉宽调制信号,以满足输出电压的稳态精度,以及新的控制策略以发挥数字电路的优点。在前者,本文介绍了几种技术,它们都可以用有限的时钟频率来产生足够精度的脉宽调制信号。在后者,本文介绍了几种数字控制技术,以大大改进开关电源的动态性能。     

Microsecond nonlinear model predictive control for DC-DC converters

In this paper, we present a novel nonlinear model predictive control (NMPC) formulation for the transient control of a DC-DC converter. We demonstrate that a real-time implementation of the proposed NMPC scheme using the PANOC solver can be efficiently applied to control DC-DC converters in the microsecond range. Moreover, an embedded, code-generated version of PANOC can be implemented using microcontrollers or digital signal processors. The algorithm is incorporated in the transient simulator of PWM DC-DC converters, and the operation of the simulator on the boost converter's example is presented, comparing the performance of our NMPC-controller with that of a classical PID controller. The operation of the boost converter controlled using the proposed NMPC algorithm is validated experimentally.     

DC/DC数字AVP控制器的设计与实现

提出一种用于DC/DC变换器的数字自适应电压定位(Adaptive Voltage Position,简称AVP)控制器,与一般的控制器相比,它能让变换器使用更小的输出电容,因此可有效降低成本.控制器用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)实现.变换器的开关频率为1MHz,输入电压为12V,输出电压可调节范围为0.875～1.875 V.当负载在0.2～10 A之间突变时,输出电压的变化为40mV.实验结果证明了设计的正确性.     

基于FPGA的数字控制DC／DC研究

与DSP器件相比,现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)能够实现性能更优的数字控制DC/DC变换器.基于FPGA开发平台.研究了数字化DC/DC变换器的实现方法,介绍了电压模式数字控制器各功能模块及系统的状态机实现.实验系统的测试结果表明,采用FPGA实现数字DC/DC具有较好的性能,具体性能指标完全可以满足要求.     

基于预测模型的STATCOM功率控制策略建模与仿真

将基于预测模型的功率控制策略(Predictive power control,PPC)应用于静止同步补偿器(Static synchronous compensator,STATCOM)中,来解决传统直接功率控制策略中存在的功率脉动过大、开关频率不固定等问题。在分析STATCOM基本结构的基础上,结合实际数字处理系统离散运行的特点,推导出STATCOM系统的功率预测方程,构建一个使k+1采样点功率跟踪误差最小为目标的占空比求取函数,然后利用SVPWM技术调制出波形控制(Voltage source inverter,VSI),以达到系统的稳定运行。最后,使用Matlab搭建了STATCOM系统仿真模型,仿真结果表明所提PPC策略有效地抑制了系统的功率脉动、恒定系统的开关频率,同时其保留了传统DPC策略高动态响应的优异特性。