开关电源（Buck电路）的小信号模型及环路设计

建立了Buck电路在连续电流模式下的小信号数学模型，并根据稳定性原则分析了电压模式和电流模式控制下的环路设计问题。     

两级式宽输入电压范围阳极电源研究

针对霍尔电推进（HEP）系统功率处理单元（PPU）阳极电源输入电压范围易受电推进发动机、太阳能电池阵等设备的影响而波动范围较大的问题,设计了一款高性能阳极电源,采用了两级式功率拓扑架构,前级为反向耦合两相交错并联Boost变换器,后级为定频LLC谐振变换器。研究该拓扑架构的工作原理并进行小信号建模,仿真和原理样机证明了设计的阳极电源满足宽输入电压范围特性,且具备良好的抗扰动能力及较高的效率。     

宽输入范围高动态响应放电调节器的研究

针对100V母线电压的电源控制器的放电调节器进行了设计,为了满足放电调节电路宽输入范围、高动态响应的要求,进行了基于精确小信号模型的电压电流双闭环控制环路的设计。通过波特图验证控制回路的稳定性,用仿真验证设计的合理性,最后给出了1.8kW样机的实验结果,验证了理论分析的正确性。     

宽输入电压范围MPPT控制算法

针对单相双级式光伏并网逆变器中,当光伏输入电压高于直流母线时最大功率点跟踪(MPPT)控制算法失效的问题,提出宽输入电压范围MPPT控制算法。该算法在光伏输入电压低于直流母线电压的情况下扰动Boost电路的占空比;在高于直流母线电压的情况下扰动母线参考电压,并在临界电压附近设置滞环以避免控制算法频繁切换。该算法很好地解决了低电压和高电压情况下MPPT的准确性问题。通过Matlab/Simulink仿真和样机试验,验证了该算法具有跟踪电压范围宽、动态性能好、稳定可靠的优点。     

宽输出电压范围集成Buck型无桥PFC变换器

提出一种集成Buck型无桥有源功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器及其控制方法。变换器能够工作于升压模式或降压模式,使得直流侧电压能够在宽范围内调节;采用载波层叠脉宽调制(pulse width modulation,PWM)控制策略,使变换器能够根据网侧电压和直流侧电压的大小关系能够自动工作于单级模式或准单级模式,集成Buck变换器仅需处理部分功率,大部分功率只需经过单级变换,且在直流电压低于电网电压峰值时实现三电平输出,有效减小了导通和开关损耗,提升了整体效率。文中详细分析变换器的工作原理、控制策略及特性,通过实验验证所提出的集成Buck型无桥PFC变换器及其控制方法的正确性和有效性。     

带补偿网络的Buck变换器小信号模型

针对典型的Buck变换器,采用状态空间平均法建立了主电路的小信号模型,计算出降压开关电源功率级的主要传递函数,建立起适用于该系统的完整的框图.在此基础上,针对线性反馈控制的Buck变换器,讨论了传统线性反馈控制对开关电源性能的影响.最后,通过OrCAD的建模,分析并完成系统设计.     

输入电压前馈Buck变换器的研究

基于数字应用的灵活性,提出数字比例前馈控制(Digital Proportional Feed Forward,简称DPFF)的DC/DC变换器数宁控制技术.对采用该控制方法的变换器的稳态误差、瞬态响应和控制算法的复杂性进行了分析.与比例控制(P控制)、比例积分控制(PI控制)和前馈控制(Feed Forward Control,简称FF控制)相比,DPFF具有控制简单,无稳态误差,对于参考阶跃响应有更好的暂态响应性能等优点,而且暂态性能比传统的PI控制变换器更好.基于FPGA的实验电路验证了理论分析和仿真的结论.     

同步Buck型开关电源纹波电压抑制方法

通过建立和分析同步降压型(Buck)开关电源小信号平均模型,阐述了连续电流模式下同步降压开关电源纹波电压的产生原因,并给出其抑制方法.仿真分析及实际应用证明,该法能有效减小纹波电压,适合于工程应用.     

Buck型变换器的输入电压全补偿前馈控制

为消除由输入电源扰动引起的输出电压工频纹波,改善DC/DC变换器动态性能,根据平均变量建模思想,为电压型PWM控制的Buck型变换器,建立连续导电工作模式(CCM)下统一的平均变量等效电路,分析等效电路并根据不变性原理提出输入电压全补偿前馈控制原理及实现方法。采用该方法的Buck型变换器可完全补偿输入电压扰动,其输出电压对输入电压扰动具备动态不变性。仿真研究结果验证了本文前馈控制原理及实现方法的正确性。     

宽范围输入电压电源的设计

根据电源的要求设计了一种能适应大范围输入、抗干扰能力强的稳压电源.采用状态空间平均法对该电源电路进行小信号分析,建立了电源的数学模型.在此基础上,设计了超前-滞后校正控制器.仿真结果验证了该设计的合理性.     

超宽范围输人电压Buck变换器设计

针对风力发电中DC/DC模块电源高可靠性、超宽输入电压范围、高效率、高功率密度的要求,设计了单级Buck变换器,采用UC2843芯片为控制核心及峰值电流控制模式,并加入斜坡补偿技术,满足超宽输入电压范围内电源的稳定;改进了保护电路,使电源能具备长时间短路并可自动恢复及过温、输入过/欠压等保护功能,提高了电源可靠性.最后...     

一种Boost型宽电压范围输入LLC谐振变换器

传统的桥式LLC谐振变换器不适合宽电压范围输入,且其输入电流断续。为此提出了一种新型的 Boost 型 LLC谐振变换器。通过集成两个交错并联的Boost电感,不仅可以拓宽LLC变换器的增益范围,而且可以显著减小输入电流的纹波,因此该变换器适合用在光伏、燃料电池等可再生能源发电系统中。与传统的脉冲频率调制控制相比,该变换器采用定频脉冲宽度调制控制,励磁电感和Boost电感对变换器的增益特性影响很小,可以简化谐振参数的设计,同时定频控制也有利于磁性元器件和滤波电路的设计。首先介绍了该变换器的工作原理;然后通过时域分析,对该变换器的增益特性进行了深入研究;之后对变换器的ZVS软开关条件进行了详细的分析;最后建立了一台120~240 V 输入、24 V/25 A 输出的实验样机,实验结果验证了变换器的实用性及理论分析的正确性。     

平均电流控制下的DC/DC变换器大小信号统一动态模型

提出了适合平均电流控制下DC/DC开关变换器的大小信号统一模型.此模型可用于Buck、Boost和Buck-Boost变换器.它由两部份组成:一部份是开关变换器的平均电路模型;另一部分是平均电流控制器的电路模型.以平均电流控制下的Boost变换器为例,通过实验证明所提出的模型能够准确地预测平均电流控制下DC/DC变换器的稳态、小信号和大信号动态特性.     

高输入输出变比DC/DC变换器研究

在输入输出变比较高的DC/DC变换场合,两级式变换器比单级式变换器具有更大的优势。研究了一种Buck+倍流整流不对称半桥的电路拓扑,阐述了该两级式拓扑的优点和控制方法。通过合理选取前级Buck电路的输出电压和对后级不对称半桥占空比的优化设计,使不对称半桥工作在功率均匀分配及实现ZVS的最佳状态,提高了两级变换的效率。基于上述分析,采用该拓扑结构试制了一台功率1kW,200～400V输入、24V输出的原理样机,并给出了实验结果。     

一种新型具有暂升和暂降补偿功能的宽范围动态电压校正器

研究了一种新型的宽范围动态电压校正变换器,详细地分析了其工作原理、关键参数设计和控制方案。该动态电压校正器通过对直流母线电压控制拓宽电网电压暂降的校正范围并实现对电网电压暂升的校正。通过采用三电平半桥逆变以及合理设计输出滤波器参数,保证了输出电压波形质量。通过合理的控制参数设计,输出电压具有较好的稳态精度和快速的动态响应。样机实验验证了该动态电压调节器方案的可行性和理论分析的正确性。     

宽输入电压范围下隔离型全桥Boost变换器的高效率控制

本文提出了一族隔离型的Buck-Boost变换器以适应宽输入电压范围并要求隔离的应用场合,以全桥(Full-Bridge,FB)Boost变换器作为其典型电路之一在文中展开分析。考虑占空比的丢失,提出了基于移相控制的双沿调制策略以减小整个输入电压范围内的电感电流脉动。为实现变换器可靠高效的工作,提出了三模式双频控制策略。三模式双频控制策略下,输入电压被分为低、中、高三个电压区间,分别对应于FB-Boost变换器的Boost、FB-Boost和FB三个工作模式。由于FB-Boost模式下电感电流脉动较小,可以降低该模式下Boost单元的开关频率以减小开关损耗,进一步提高效率。为验证设计和控制策略的有效性,搭建了一台输入电压250～500V,输出电压360V,额定功率6kW的原理样机,整个输入电压范围内变换器都具有较高的效率,最高效率为97.2%。     

基于正交信号发生器的单相锁相环的研究

由于单相电网缺少自由度,采用闭环锁相技术检测单相电网的相位、频率和幅值等参数存在一定技术难度。针对此问题,研究了一种基于正交信号发生器(OSG)的单相锁相环(SPLL),不但有效解决了这一技术问题,而且从理论上分析了该SPLL的3个基本环节,然后建立了SPLL控制系统的小信号模型,根据小信号模型分析了控制系统的稳定性。最后,通过实验验证了所研究的SPLL能正确检测电网的参数,同时也证明该SPLL,具有较好的暂态特性和稳态特性。     

宽电压输入半桥型LLC谐振变换器设计与实验

半桥型LLC谐振变换器由于拓扑简单、工作效率高而得到广泛研究。此处针对宽电压输入的工作情况,采用脉冲频率调制(PFM),避免了传统PWM控制占空比变化范围大的问题。为了提升变换器效率,对各关键谐振参数进行设计,分析了其对电源输出特性的影响,使得初级开关管实现零电压开通(ZVS),次级二极管实现零电流关断(ZCS)。结合理论数学推导和增益曲线分析,设计了一台100 W的变频半桥型LLC谐振变换器样机,并完成了相关实验,验证了参数设计的正确性,样机的最大效率达到93.95%。同时对变换器进行了损耗分析,以便进一步优化设计。     

基于有源箝位反激变换器机内辅助电源的稳态分析与小信号特性

研究了有源箝位反激变换器的稳态工作原理和关键电路参数设计准则。采用状态空间平均法，建立了变换器平均模型和小信号模型来预测有源箝位支路对有源箝位反激变换器小信号特性的影响。给出了变换器原理试验结果和变换器小信号特性Matlab仿真波形。应用电流控制有源箝位反激变换器设计并研制成功的高频软开关机内稳压电源具有功率密度高、变换效率高、过载与短路能力强、可靠性高等优点。