Buck变换器在Matlab／Simulink下的仿真研究

首先分析了Buck变换器的工作原理,推导出Buck变换器电路参数的计算公式;然后介绍了Buck变换器的控制技术及其特点;最后在Matlab／Simulink下建立仿真模型。仿真结果验证了提高开关管的频率,可使输出电压更平稳。     

电压控制二次型Buck变换器实验装置设计

与传统Buck变换器相比,二次型Buck变换器实现了与占空比成平方关系的直流电压传输比,具有宽输入电压范围。为实现二次型Buck变换器的抗扰动能力,提出电压控制(voltage controlled)二次型Buck变换器。首先,分析了电压控制二次型Buck变换器的工作原理,并运用伏秒平衡、电荷平衡推导出连续导电模式下电压和电流关系表达式,为设计电路参数和器件选型提供依据。最后,设计并搭建电压控制二次型Buck变换器的实验装置,包括误差放大电路、比较电路、开关管驱动电路以及辅助供电电源。实验研究表明,电压控制二次型Buck变换器在负载瞬态和输入瞬态时,能实现输出电压的稳定。     

太阳能与市电互补系统的Matlab仿真研究

在具有多个新能源输入的联合供电系统中,一个多输入直流变换器(MIC)就可以实现传统的多个单输入直流变换器的功能,并且达到简化系统结构、降低系统成本的目的。MIC通常需要进行能量管理以实现可再生能源的优先利用。首先将多输入直流变换器系统和单输入直流变换器系统进行了比较,然后以双输入Buck变换器为例,分析了双输入Buck变换器工作原理。为了验证双输入Buck变换器工作原理的正确性,在Matlab中搭建了基于太阳能与市电互补的双输入Buck变换器仿真模型,对系统进行了仿真分析。仿真结果验证了双输入Buck变换器工作原理和能量管理策略的正确性。     

四开关Buck-Boost变换器的三模式控制方法研究

针对四开关Buck-Boost变换器在两模式运行时,其输入输出电压接近时模式切换频繁以及开关管难以运行在极限占空比下的问题,提出了一种基于平均电流控制的Buck、Buck-Boost、Boost三模式切换策略。该策略在原有Buck、Boost两模式的基础上,通过检测输入电压单元来控制调制信号偏置电压,实现四开关BuckBoost变换器在Buck、Buck-Boost、Boost三模式下平滑切换,使开关管在宽输入电压范围内工作在有效占空比区间。通过使用平均电流控制来限制电感电流变化,确保变换器的安全可靠运行。最后搭建saber仿真模型和硬件实验平台,验证了所提控制策略的可行性。     

一种组合式宽输入高效率DC-DC变换器

针对车载DC-DC变换器输入电压变化范围大的问题,提出一种组合式宽输入高效率DC-DC变换器。该变换器包括飞跨电容(FC)型三电平Buck电路和LLC谐振电路两部分,FC三电平Buck电路输出端口与LLC谐振电路输入端口串联,通过控制FC三电平Buck电路占空比实现输出电压调节以适应宽输入电压范围,同时三电平结构降低了开关管电压应力、减小了损耗;LLC谐振电路传输负载所需全部功率,采用定频开环控制以获得高效率和稳定增益,同时实现了电气隔离。详细分析了组合式变换器的拓扑结构、直流增益以及工作效率,并与相同电路构成的级联式变换器进行了效率特性对比,根据组合式变换器的拓扑结构和工作特性,提出一种解耦控制策略,实现输出电压稳定和飞跨电容电压平衡,最后搭建了一个200～400 V输入、12 V/20 A输出的实验电路进行验证,实验结果表明所提组合式变换器的正确性和可行性。     

一种新颖的Buck-Boost变换器

提出了一种新颖的两开关电路拓扑，它能工作在宽输入交流电压范围，并实现功率因数校正(PFC)。新拓扑与单开关Buck—Boost变换器和传统的两开关串级Buck—Boost变换器及其它Buck—Boost变换器相比有显的性能改善，如：器件应力及损耗较低，不需要解决浪涌电流问题，电感尺寸也较小。分析了拓扑工作原理，并给出了实验结果。     

一种耦合电感双输入升降压变换器

针对温差发电模块输出电压宽范围变化并要求电流纹波小的特点,提出一种耦合电感双输入升降压变换器。其前端为两个Boost单元并联实现双输入,再级联Buck单元实现升降压;Boost与Buck电感反向耦合,减少了磁心数目,并且磁心直流磁通相互抵消,减小了磁心体积和损耗,大大提高了变换效率和功率密度;提出了相应的控制和调制策略以实现分布式MPPT及宽输入电压范围各种工作模态间的平滑切换。详细分析了变换器工作原理和耦合电感特性,搭建了一台450W实验样机,验证了理论分析的正确性和可实现性。     

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。     

氢光联合供电系统的能量管理

将光伏发电和燃料电池发电结合起来,提出了一种基于双输入Buck变换器的氢光联合供电系统,它是由太阳能电池、燃料电池和双输入Buck变换器组成。基于双输入Buck变换器提出了一种氢光联合供电系统的能量管理控制策略,尽可能多地利用了太阳能电池的输出功率。在Saber仿真软件中搭建了一个氢光联合供电系统的仿真模型,对系统进行仿真分析,并在实验室完成了一台原理样机进行实验验证,仿真结果和实验结果均验证了双输入Buck变换器的工作原理和能量管理策略的有效性。     

一种基于脉冲序列控制的改进型Buck变换器

通过对传统的基于脉冲序列(PT)控制的Buck变换器拓扑电路进行改进,有效地抑制了传统的PT控制Buck变换器工作在电感电流连续模式(CCM)时出现的输出电压低频波动现象。详细分析该改进型Buck变换器的工作模态,得出抑制低频波动的原因。最后通过仿真和实验结果表明,该改进型Buck变换器相比于传统Buck变换器具有抑制输出电压低频波动的优点。     

Buck-Boost变换器的无源滑模控制研究

为解决无源性控制时Buck-Boost变换器电压与电流过冲的问题,在无源性控制的基础上加入滑模控制。通过建立Buck-Boost变换器的欧拉-拉格朗日(E-L)模型,可以得到Buck-Boost变换器的无源性控制规律。在此基础上,结合滑模控制原理,设计Buck-Boost变换器的无源滑模控制器。在Matlab环境下,进行Buck-Boost变换器无源滑模控制的动态仿真。仿真结果表明,Buck-Boost变换器的无源滑模控制对电源扰动、负载扰动具有很强的鲁棒性,且动态响应速度快,能够解决无源性控制电压与电流过冲的问题。     

一种新型Buck-Boost变换器

提出了一种新型Buck-Boost变换器,与传统的Buck-Boost变换器相比,该电路利用开关电容网络,能在相同的输入电压和开关管占空比情况下具有更好的降压效果.对该新型Buck-Boost变换器的工作原理进行了分析,并通过仿真和实验验证了该方案的可行性.实验表明,该新型Buck-Boost变换器能够实现较好的降压效果,输出效果良好.     

双沿调制的四开关Buck-Boost变换器

与传统的Buck-Boost变换器相比,四开关Buck-Boost变换器具有输入输出同极性、开关管电压应力低等优点。该文针对四开关Buck-Boost变换器在通信电源分布式系统中的应用,提出三模式双频双沿调制的控制策略。该控制策略将变换器分成Buck单元和Boost单元,此两单元分别采用后沿调制和前沿调制,并且在Buck-Boost工作模式时,开关频率由Buck以及Boost模式的200 kHz降到40 kHz,以提高变换器的效率。实验室制作了一台48 V(33~75 V)输入48 V/6.25 A的样机,对所提出的控制策略进行验证。试验结果表明所得结论正确。     

燃料电池系统宽范围输入电压变换器设计

燃料电池输出特性较软使得其系统中单向DC/DC变换器需要较宽的输入电压,从而限制了该变换器的应用。文章利用双管Buck-Boost级联电路可根据输入电压的大小自动切换升/降压工作状态来获得合适的恒定的输出电压的优点,对该级联电路设计了基于平均电流控制的电压、电流双闭环控制环路,从而实现其在宽范围输入电压下得到恒定的输出电压,可为燃料电池系统后级变换器提供稳定的输入电压,并降低其设计和优化的难度,还有效解决传统单管Buck-Boost电路开关管电压应力过高的问题。仿真和小功率样机的实验研究验证了所提采用双闭环控制环路的升降压变换器在宽范围输入电压下均具有良好的性能。     

基于四管同步升降压变换器汽车适配器设计

讨论了四管同步Buck-Boost升降压变换器的工作原理.这种变换器有同步降压Buck、降升压Buck-Boost、同步升压Boost三种工作模式.详细分析了输入和输出接近相等时,四管同步降压及升压Buck-Boost模式的工作原理.降压Buck-Boost模式中电感先深去磁,再短时间的深激磁,然后长时间的浅激磁;升压Buck-Boost模式中电感先深激磁,再短时间的深去磁,然后长时间的浅去磁,从而维持低纹波的输出电压调节.还介绍了具有12V/24V通用电池电压输入范围的汽车电池适配器的设计过程,讨论了电感的计算和选取方法,以及PCB的设计原则.     

光伏发电系统宽电压开关变换器参数设计

光伏电池输出电压特性较软使得系统中DC-DC开关变换器需要有宽范围的工作电压,而开关变换器参数合理设计是其安全可靠工作的前提条件。本文以独立光伏发电系统中广泛应用的Buck-Boost变换器为例,分析了其工作原理,讨论了电感和电容对变换器工作模式和输出纹波电压的影响。在此基础上给出了宽输入和宽输出电压范围的电感、电容参数设计方法。通过仿真分析,验证了宽电压范围Buck-Boost变换器参数设计的合理性。     

一种高电压输入的PFC电路的分析与实现

详细分析了一种适用于高电压输入的功率因数校正电路,它具有电压跟随型变换器Buck鄄Boost的特点,同时具有低电压应力、检流方便、效率高等优点。经仿真和实验结果验证,该电路与Buck鄄Boost变换器一样,在断续工作状态下自身具备完美的功率因数校正功能。     

两开关伪连续导电模式Buck-Boost功率因数校正变换器

提出两开关伪连续导电模式(pseudo continuous conduction mode,PCCM)Buck-Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器及其控制策略。利用两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器电感惯性模态所提供的一个额外控制自由度,可实现单位功率因数控制,并明显改善传统单开关Buck-Boost PFC变换器、两开关连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)Buck-Boost PFC变换器和两开关不连续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)Buck-Boost PFC变换器的性能。与两开关DCMBuck-Boost PFC变换器相比,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器减小了电感电流纹波。仿真与实验结果表明,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器的负载动态响应速度明显快于传统的两开关CCM和DCM Buck-Boost PFC变换器。     

组合式Buck-Boost逆变器的一种新颖控制方法

传统Buck-Boost变换电路只能进行DC/DC变换,不能输出交流正弦电压,本文针对组合式Buck-Boost逆变器主电路拓扑,提出了一种新颖的控制方法,该方法能够有效控制主电路输出正弦脉宽调制的电压波形。最后,基于组合式Buck-Boost逆变器主电路,进行了该控制方法的MATLAB/SIMULINK仿真,并以DSPIC30F单片机为控制核心,搭建了实验平台,仿真和实验结果验证了该控制方法的有效性和可行性。