一种基于状态观测器的Buck电路控制方法

为了改善DC/DC变换器的控制性能,提升控制器与电路的抗干扰能力,在电流模式控制的基础上,设计了一个基于线性扩张状态观测器的变换器控制器,提升了应对非最小相位系统输入电压或负载变化时稳定输出电压的能力。使用线性扩张状态观测器来估计输出电压与扰动并及时在反馈中给予补偿,保证系统在外部条件变化时的输出稳定性。对某DC/DC降压变换器进行实验,结果表明所设计的控制器可行且具有良好的电压稳定性能。     

基于FPGA的四相交错并联磁集成Buck变换器研究

在负载变化范围较小的前提下,为提高Buck变换器输出电压精度和电压纹波,在传统Buck变换器拓扑结构基础上,引入多相交错并联磁集成技术.详细分析磁集成条件下,变换器在占空比0～1范围内的相电感电流纹波、四相电感总输出电流纹波、电压纹波与磁耦合系数的关系,确定磁集成变换器占空比与磁耦合系数的最佳选择范围.提出磁集成变换器小信号建模一般方法,并设计出基于FPGA的数字控制器.制作四相交错并联磁集成Buck变换器实验样机,通过实验验证了理论分析的正确性.     

矩阵式单相调压器的研究

矩阵式变换器是一种新型电力变换器.本文研究了一种由矩阵式单相变换器演化的单相调压电路,与传统调压器相比,这种调压器具有输入电流正弦度高、输出电压调节线性度好、功率双向流动、动态响应快、结构紧凑等特点.对这种调压器的工作原理和换流电路进行了理论分析和仿真分析,通过对不同负载进行的实验研究,验证了理论分析和仿真分析的正确性.     

一种PWM结合PFM的ZVS准谐振变换器

准谐振变换器可以实现功率器件的零电压或零电流开关,但要得到稳定输出电压需采用脉冲频率调制(PFM),这给功率电路参数设计和系统稳定性带来困难,本文研究一种PFM结合PWM的控制模式来调节准谐振变换器输出电压,并实现其开关管的软开关,该控制方案与电压调节器协调工作,调节功率管驱动信号的脉宽和频率,保证了软开关条件和降低导通损耗,实现高频高效的功率变换。建立了100W升压准谐振变换器样机,实验结果验证了该控制方案的可行性。     

电流配比可调Buck并联电路变换器设计

本文主要在现有的Buck电路模块基础上,设计了一种实现输出电流可控和多路并联输出电流配比可调的Buck电路变换器。该系统由Buck驱动电路,供电电路,采样电路,控制电路构成。采用ARM公司STM32F407为主控制芯片产生控制驱动功率开关器件IGBT的PWM脉冲,对直流输入电压和各种不同类型的的直流负载实现电压电流双闭环PID算法控制。该系统输出电压闭环控制稳定,可以同时给多个负载进行供电,并且各路输出的电流的比例可调。仿真和实验结果验证了该项设计的稳定性和可行性。     

脉冲序列控制BIFRED变换器的脉冲组合和电压纹波

升压式-反激式集成的整流/储能直流-直流(BIFRED)变换器是由Boost电路与反激式电路集成实现的,具有电路简单、成本低、负载范围宽等优点,工程应用价值较高。脉冲序列(PT)控制技术是一种新的离散控制技术,比较适用于BIFRED变换器的输出电压调节控制,但PT控制存在着输出电压纹波较大的缺点,因此研究PT控制BIFRED变换器的输出电压纹波具有重要的物理意义。为了更好地表征工作在双断续导电模式(DCM-DCM)下的PT控制BIFRED变换器的电压调节控制性能,通过求解在1个开关周期内流过副边二极管的平均电流,得到了在1个开关周期内高、低功率脉冲作用下的输出电压变化量,由此获得了不同负载时PT控制DCM-DCM BIFRED变换器的控制脉冲组合,并进一步确定了相应的输出电压纹波。通过PSIM仿真软件和硬件试验,得到了不同负载下的时域波形,验证了控制脉冲组合、输出电压纹波理论分析的正确性及控制方案的可行性。     

光伏发电三端口DC-DC变换器设计

设计并制作了一个光伏发电三端口DC-DC 变换器,用于稳定输出给负载供电,并实现三端口的MPPT(最大功率点跟踪)。本设计由双向DC-DC电路、主稳压电路、驱动电路、辅助电源电路等多个电路构成,其中2个升-降压控制器LM5117为核心器件设计一套可以充放电的双向DC-DC电路、LT8705构成一个主稳压电路。为提高电压调整率、负载调整率、精准控制输出电压、MPPT,MCU采用32位ARM微控制器STM32F103,以7路AD采样(输入电压、输入电流、电池端电压、电池端电流、负载端电压、负载端电流、负载识别处理电路输出采集端口)作为反馈实时进行PID调节和模式切换。最终实现了系统总体效率超过96%,模式无缝切换和三端口的MPPT。     

基于瞬时值采样交流电流电压变送器

对如何提高交流电流和交流电压变送器的响应速度进行了研究.提出一种基于瞬时值采样原理组成交流电流和交流电压变送器的设计方案.方法是对交流电流变换器或交流电压变换器二次电压的每个周期定点采样保持,然后对采样保持的电压进行比例运算,获得与交流电流变换器一次电流或交流电压变换器一次电压有效值成比例的直流电流或直流电压输出.文中论述了其基本原理,介绍了其电路组成,讨论了其参数设计,并且通过仿真结果证明了其可行性.按该原理组成的交流电流或交流电压变送器不仅可有效地提高响应速度,缩短响应时间,而且结构简单,成本低,精度高,在自动控制和电力系统继电保护中均有一定的实用价值.     

矩阵变换器励磁控制的无刷双馈风力发电系统

应用在双馈风力发电系统中的功率变换器必须具有功率双向流动的能力, 交直交循环变流器和交交矩阵变换器都可满足功率的双向流动要求. 而矩阵变换器能同时提供正弦的输入电流和输出电压, 输入电流可调节为超前、滞后或同相于输入电压, 输出电压可实现幅值、频率和网侧功率因数的独立控制. 利用矩阵变换器, 通过控制无刷双馈电机控制绕组的电压幅值、频率, 为风力发电系统提供励磁. 压频比控制器采用模型参考模糊自适应控制策略, 对电机的转速和功率因数进行控制. 采用DSP,CPLD构建了基于四步换流方案的矩阵变换器实验励磁系统, 仿真和实验结果验证了系统设计的正确性、可行性和稳定性, 为矩阵式变换器的实际应用提供了实验基础.     

充电桩计量过程中输出与充电需求不匹配问题分析及处理

针对充电桩现场测试设备的充电需求与实际输出不一致,出现电压、电流不匹配的问题,设计了一套检测方案,构建出包括电流检测模块、电压检测模块和示波器检测模块的检测电路,通过采样电压和电流信号,计算出不同负载下充电桩输出电流和电压值,并设计了包括直流电能采集电路,由双通道AD转换AD7380、可编程增益放大器、可编程增益放大器、增益电阻Rg2和电源变换器、低通滤波器电容CL、低通滤波器电阻RL组成的检测电路,在检测电路中,为了提高检测效率,还设置了校正电路。通过试验,本研究方法分析直观,误差低。     

基于模糊PI控制的光伏直流变换器控制策略研究

以光伏发电系统模型为基础,把直流变换器中的Boost电路作为研究对象,先分别采用占空比恒定的定脉宽调制和占空比可调节的传统PI控制作为控制方法,利用MATLAB/Simulink仿真工具搭建光伏发电系统的主电路模型,进而分别根据不同的控制方法对Boost电路进行仿真分析。由仿真分析得到,定脉宽调制控制和传统PI控制的参数设置均无法适应实际工况的变化。基于此,提出一种模糊PI控制算法,通过对传统PI控制的参数设定进行实时调整,改善Boost电路的输出电压,使系统能更好地克服实际运行工况变化带来的不利影响。通过仿真分析可得,模糊PI控制的鲁棒性增强,并且能够降低系统的输出电压超调,缩短系统的稳定时间,提升系统的抗干扰能力。     

基于Multisim的Boost变换器仿真

为简化Boost变换器的电路设计,应用Multisim 10对Boost变换器进行建模,并对全部工作过程进行仿真和分析. 根据电流采样电阻、电感和负载的不同,给出仿真波形和数据. 电路测试显示,电路性能能够很好地满足输出电压的设计要求,表明仿真结果正确.     

采用ESO的Boost变换器改进滑模控制

本文针对Boost变换器的负载电阻扰动和输入电压变化等系统不确定因素对输出电压的影响,提出了一种基于扩张状态观测器的改进滑模控制算法.首先,设计扩张状态观测器对系统状态、负载电阻和输入电压值进行估计,然后基于得到的估计值采用改进滑模控制算法设计系统控制器.通过理论分析,证明了Boost变换器闭环控制系统的稳定性.仿真和实验结果表明,与传统的滑模控制算法相比,本文所提出的控制算法更好地改善了系统的跟踪性能,提升了系统的鲁棒性.     

新型交错并联反激变换器的稳定性研究

新型交错并联反激变换器具有电路结构简单,开关管电压尖峰小且无漏感能量损耗等优点,且其输入、输出电流脉动为开关频率的两倍,大大减小了输入与输出滤波器的体积。本文介绍了采用连续建模的状态空间平均法,建立了新型交错并联反激式DC-DC变换器在连续导电模式下的稳态及小信号数学模型,并利用控制理论,对单电压环反馈控制方式下的新型交错并联反激变换器系统进行了稳定性分析及校正设计,并通过MATLAB软件仿真及实验验证了以上理论分析的正确性。     

基于Simulink的太阳能高效充电控制器设计

针对太阳能充电转换效率较低的问题,设计了基于Simulink的太阳能充电控制器,以提升充电效率。综合比对现行方案与太阳能充电的客观影响因素,选择Buck-Boost电路作为充电器的转换电路,采集太阳能电池板的电压、电流信号,经由STM32进行分析处理,依据模糊控制算法输出对应的PWM信号,来控制充电电压。经过理论分析及Simulink仿真,表明该控制器可以采用模糊控制算法依据采集信号输出对应的PWM控制信号,使充电电压和电流始终保持在最佳充电曲线附近,不仅保护了蓄电池,同时大大提升了太阳能充电效率。     

基于ucc28019的高功率因数电源设计

本系统是一高功率因数AC-DC-DC开关稳压电源,以单片机和FPGA为控制核心,采用非隔离式Boost电路作为主回路,采用PFC功率因数校正专用控制芯片UCC28019产生PWM波形,进行闭环反馈控制,将功率因数补偿提高到0.95以上。其输出电压30V～36V可调,最大输出电流2A。此外,本系统还具有输出2.5A过流保护,输出电压、电流和功率因数的测量与显示功能。     

周期性扩频的Boost变换器中非线性现象的研究

在分析了Boost变换器精确离散迭代模型的基础上,首次研究了采用周期性扩频技术后Boost变换器中的分叉和混沌现象。通过M文件编程得到了输出电压随着电路参数变化的分叉图,验证了它含有丰富的非线性动力学行为,而且研究了采用周期性扩频技术对变换器中非线性现象的影响。同时,在变换器中电路参数不变的情况下,研究了周期扩频技术的频率在不同范围内变化时,其中的分叉与混沌现象。本研究为更好地设计Boost变换器电路提供了一定理论基础和应用价值。     

New improved two-phase interleaved converter with clamp circuit and diode capacitor cell

This paper introduces a new improved two-phase DC–DC interleaved converter with clamp circuit and diode capacitor cell with coupled inductor for DC micro grid. The key focus of this research is to amend voltage gain and to cut down the stress of the switches. The diode capacitor arrangement with coupled inductor used to attain twice the voltage gain. The capacitors are connected end to end at the output to dismiss the voltage ripple. The gain of the modified converter is improved by secondary winding of coupled inductor. The leakage energy of the inductance is recycled and voltage spikes of power switches during turn off operation are suppressed by clamp circuit. The theoretical analysis of the modified converter is verified through simulation. A prototype of 150 W is constructed to demonstrate the efficient operation of the converter.     

单相功率因数整流器的理论研究

针对电网中存在的谐波会导致功率因数降低和电流波形发生畸变等问题,详细阐述了一种最适合小功率范围内的有源功率因数校正方法。并根据相关原理,结合Boost变换器设计了一种单相高功率因数整流器。结果表明：经过校正后的输出电流产生的谐波数量明显降低,输出电流的波形近似为正弦波。同时,通过调节电感和电容的参数取值,使电流波纹稳定在了9.667%,输入电压抖动范围稳定在了6.8%左右,使得功率因数获得很大的提高,有效的降低了输入电流的谐波,并抑制了系统中的电磁干扰,保证了系统的正常稳定工作,达到了预期设定的目标。因此,抑制整流电路的谐波,提高功率因数是提高电网供电质量的有效途径。     

交错并联三绕组耦合Buck变换器设计

针对传统交错并联Buck变换器存在占空比小的问题,将三绕组耦合电感引入反激变换器,设计了一种交错并联三绕组耦合Buck变换器。分析了该变换器中开关管和输出二极管的电压应力,进而得到该变换器的输出电压增益,并对该变换器拓扑进行了优化。仿真和实验结果表明,该优化拓扑可有效抑制开关管两端的电压波动,降低开关管的电压应力。