兼顾电感电流连续导通和断续运行模式的DC/DC电路建模和参数辨识

电力电子电路作为开关型功率变换器，其离散事件与连续时间动态特性相互作用，使其呈现混杂系统的动态特征。给出电力电子电路基于混杂系统的统一模型，并在此模型的基础上提出一种能应用于故障诊断的参数辨识法。建立Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、反激式直流变换、正激式直流变换等6种 DC/DC电路的混杂系统模型，并且上述模型兼顾了电感电流运行在连续导通模式（CCM）和断续导通模式（DCM）。基于上述模型，以Buck电路为例，给出应用最小二乘算法对该模型的参数进行辨识的方法。通过 Buck电路的滤波电感、滤波电容和电容 ESR的辨识实验验证了这一方法的有效性。     

变导通时间控制临界连续模式反激PFC变换器

提出了一种变导通时间(variable on-time,VOT)控制临界连续模式(critical conduction mode,CRM)反激功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器的控制策略。引入输入电压和反激变压器辅助绕组电压参与CRM反激PFC变换器开关管的导通时间控制,解决了传统恒定导通时间(constant on-time,COT)控制CRM反激PFC变换器功率因数(power factor , PF)低和总谐波畸变(total harmonic distortion,THD)高的问题。分析传统COT控制CRM反激PFC变换器和VOT控制CRM反激PFC变换器的工作原理,实验验证结果表明,VOT控制CRM反激PFC变换器比传统COT控制CRM反激PFC变换器具有更高的PF值和更低的THD。     

混合导通模式并网逆变器的直接电荷量控制方法

逆变器的不连续导通模式(discontinuous conduction mode,DCM)所需滤波电感量小,可以实现开关管的软开通,因而能够有效地提高逆变器的效率及功率密度。但是,DCM下电流应力较高。针对这一问题,该文采用T型三电平电路构建LCL型并网逆变器,并使逆变侧电感工作于混合导通模式(mixed conduction mode,MCM)。逆变器在负载电流较小时工作于DCM,在负载电流较大时工作于梯形导通模式(trapezium conduction mode,TPCM),从而在实现软开关的同时,有效地减小了电流应力。DCM与TPCM都可以实现固定开关频率,但基于传统的状态平均模型难以实现控制器的设计。该文提出一种以桥臂输出的电荷量作为控制变量的电荷量模型。该模型为线性化的二阶模型,大大简化控制器的设计。基于该模型,该文提出了一种定开关频率的直接电荷量控制方法。最后,通过仿真和实验,验证所提出的建模与控制方法的优越性。     

混合导通模式Boost PFC的控制策略研究

工作在宽负载输出应用场合的Boost PFC变换器(如不间断电源)单独采用连续导通模式算法和断续导通模式算法时存在电流畸变问题,本文针对此问题提出了混合导通模式控制策略。详细分析了混合导通模式控制策略的工作原理及其控制优势,基于DSP设计了相对应的数字控制解决方案,仿真和实验结果验证了该控制策略的有效性、可靠性。     

一种优化的反激式微逆变器有源钳位控制方式

针对反激式并网微型逆变器有源钳位电路,通过分析其工作过程,给出了反激输出侧二极管与辅助开关管体二极管的导通时刻以及两者导通先后顺序判断及其理论依据,提出了一种优化的控制方式.通过适时地控制辅助开关管的导通与关断,在实现主、辅开关管的零电压开关(ZVS)以及反激输出侧二极管的零电流开关(ZCS)的基础上,进一步实现主、辅开关管体二极管的ZCS,最大限度地降低了系统的开关损耗.最后,仿真结果验证了有源钳位控制方式的正确性.     

交错反激式光伏并网逆变器控制策略研究

根据交错反激式光伏并网逆变器拓扑的特点,提出了一种新的控制策略,逆变器在交错反激式的临界连续工作模式、单个反激式的临界连续工作模式和单个反激式的断续工作模式之间交替工作。该控制策略适合于逆变器的各个功率等级,也可以提高逆变器在各个功率等级的效率和并网电流的质量。分析了新控制策略的原理,推导了新控制策略中参考信号和并网电流的关系表达式,并借助Matlab仿真软件证实了该控制策略的可行性。     

高频开关电源单端反激变压器的原理与设计方法

针对小功率电源的设计,详细介绍了单端反激变压器中连续电流模式(ContinuousCurrentMode,CCM)和断续电流模式(DiscontinuousCurrentMode,DCM)下变压器的工作原理,论述了采用面积乘积法(AwAe)设计反激式主功率变压器的方法。     

同步整流反激逆变器研究

研究了由两路双向反激直流变换器输入并联输出串联构成的反激逆变器。在连续工作模式的反激逆变器的基础上，提出同步整流控制方案，即输出功率较大时实现同步整流，较小时实现零电压开通，大大简化了传统电流源高频链逆变器的控制方案，从而有效地降低了整流二极管导通损耗，将整机效率提高到85.8%。研究内容包括工作模式、控制策略、关键参数设计准则、同步整流或零电压开通的实现和边界问题。原理试验样机验证了该逆变器及其控制策略的正确性和先进性，证实其适合于低压大电流变换场合。     

混合导通模式三相三电平VIENNA整流器控制策略

对三相三电平VIENNA型整流器进行物理解耦,进而分析单相三电平整流电路分别在连续和断续导通模式下的数学模型,针对该拓扑结构提出了一种适合用于混合导通模式的前馈控制策略。定参数电流环仅适用于一个电流工作模式,出现混合导通模式时,其控制效果很差。而在电流控制环中引入前馈,将理论上想要的占空比叠加在原电流环的输出端,新的控制环便能适应不同电流工作模式,从而大大降低电流总谐波失真度(THDi)。最后通过5kW三相实验样机,验证了该控制策略的可行性和有效性,在混合导通模式满载时的功率因数(PF)接近于1。     

固定导通时间半滞环脉冲序列控制Boost变换器研究

针对工作于电感电流连续导电模式的脉冲序列控制开关变换器存在的低频振荡问题,提出了开关变换器的固定导通时间半滞环脉冲序列控制技术,分析了固定导通时间半滞环脉冲序列控制连续导电模式Boost变换器的工作原理及其控制规律。研究结果表明,半滞环脉冲序列控制消除了脉冲序列控制连续导电模式Boost变换器存在的低频振荡现象。     

一种全新的临界工作模式下的单级功率因数校正电路工作特性研究

该文首先分析了单级功率因数校正(PFC)电路中普遍存在的储能电容电压过高的问题。在此基础上，该文提出了一种全新的临界工作模式下的单级功率因数校正电路，在对PFC变换器及：DC／DC变换器的临界条件进行了数学解析后，得出了电路工作状态的精确解并提出了控制储能电容电压的临界点工作方式。该电路在利用普通控制芯片实现较高功率因数的同时，有效地控制了储能电容的电压值，降低了开关应力，提高了电路的稳定性。同时文章还分析了单级：PFC电路中的电流畸变特性，得出PFC电路的功率因数表达式。最后实验验证了该文数学推导的正确性和控制策略的实用性。     

临界模式下的单级功率因数校正电路及储能电容电压控制的研究

本文首先分析了单级功率因数校正(PFC)电路中的电流畸变特性,然后对PFC变换器及DC DC变换器工作在连续及不连续的边界条件进行了讨论,得出了电路工作状态的精确解。在此基础上,本文提出了一种全新的临界工作模式下的单级功率因数校正电路,阐明了控制储能电容电压的临界点工作方式。该电路在利用普通控制芯片实现较高功率因数的同时,有效地控制了储能电容的电压值,降低了开关应力,提高了电路的效率。实验验证了本文数学推导的正确性和控制策略的实用性。     

基于固定关断时间控制的Boost PFC电路研究

在详细分析固定关断时间(Fixed-off Time,简称FOT)控制原理的基础上,提出了将FOT用于Boost PFC时的方法.仿真验证了该方法的可行性,并利用DSP作为控制核心设计了一个Boost PFC电路.仿真和实验结果表明,该方法能有效减小输入电流谐波,提高功率因数.     

电感复用型PFC变换器及其控制策略

提出一种复用电感导通模式MCM（multiplexing-inductor conduction mode）的概念,对MCM模式下的电感电流进行了详细分析。通过电感复用及MCM的概念,对Boost与Buck的级联结构进行变换,提出了一种电感复用型功率因数校正器MPFC（multiplexing-inductor power factor corrector）变换器的拓扑结构,这种结构减少了电感的数量,使变换器体积减小,节约了成本。MPFC的控制模式分为电流模控制与电压模控制,通过分析这2种控制方式的特点发现,电压模控制的MPFC更适合实际运用。仿真实验表明,MPFC变换器的输入功率因数与输出电压纹波符合一般的工业生产需求,证明了MPFC原理的正确性及实际应用的可实施性。     

LED低压驱动电源——DC/DC升压变换器（上）

介绍了两种用DC/DC升压变换器驱动LED的电路,对电路的工作情况进行了详细分析,推导了输出电压与输入电压的关系,并以占空比D表示。最后给出一些芯片实例。     

180°导通方式无刷直流电机换相转矩脉动研究

无刷直流电机(BLDCM)换相转矩脉动一直是业界关注的问题,但仅限于120°导通模式。文章研究了180°导通模式无刷直流电机在换相期间的转矩脉动变化,并与120°导通方式转矩脉动进行了比较。理论分析和仿真结果表明:电机在低速区域,120°导通模式比180°导通模式转矩脉动变化小,而在高速区域,180°导通模式比120°导通模式转矩脉动变化小。研究结果为无刷直流电机换相转矩脉动抑制提供了一种新的控制策略。     

Efficiency model of boost dc–dc PWM converters

A thorough efficiency analysis of a boost PWM converter taking into account the conduction losses, the diode power loss, the switching losses, the gate‐drive loss and the capacitive switching loss, for both continuous conduction mode and discontinuous conduction mode is presented. The analysis is extended in the synchronous rectification case where a self driven transistor instead of the diode rectifier is adopted. The expressions of the converter efficiency can be used to predict the circuit behaviour for both a constant input and constant output voltage operation. The model has been validated using SPECTRE simulator and a 0.35 µm CMOS process, and error always lower than 2% were found. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于电容电流的变换器多脉冲序列控制技术研究

针对脉冲序列PT(pulse train)控制连续导电模式CCM(continuous conduction mode) Buck变换器存在的低频振荡问题,提出一种基于电容电流的变换器多脉冲序列CC-MPT(capacitor current multi-pulse train)控制技术。该控制技术检测每个开关周期起始时刻的电容电流值,当电容电流较小时,产生一个高能量脉冲,使电容电流增大到一定范围内,然后比较输出电压与参考电压,选择中、低能量脉冲,调节变换器输出电压。以Buck变换器为例,介绍了CC-MPT控制的工作原理、控制特性与抑制低频振荡机理,进行了时域仿真分析和相图分析,建立了开关映射模型并分析其动力学行为,并通过实验验证了该控制技术的可行性。相比于传统PT控制CCM变换器,CC-MPT控制可以消除低频振荡现象,具有更好的输出特性。     

一种基于NCP1653电流连续导通模式的功率因数校正器设计

介绍一种固定频率的电流连续导通模式(CCM)的功率因数校正器的设计,它的主要特点就是在比较宽的输入电压范围内可以做到很高的功率因数和转换效率,减小了输入电流的总的谐波含量(THD)。它具有固定电压输出和跟随升压两种输出模式软启动功能,同时还具有软启动功能。实验表明,这种固定频率的CCMPFC芯片实现了这些功能。