电压模式Buck变换器的分岔控制

应用谐波平衡法推导出带PI补偿电压模式Buck变换器的输入电压分岔点表达式.运用数值计算近似求得PI调节参数和分岔点的关系曲线,明确了系统高频(快标)行为的稳定性主要取决于PI调节器的比例因子.同时给出了延迟反馈控制(Time.Delayed Feedback Control,TDFC)参数与系统分岔点的数值关系曲线,并完成了TDFC控制Buck变换器分岔行为的仿真和实验分析,结果表明了所提的分析方法及控制思路的有效.     

电压模式控制Buck变换器中的混沌吸引子重构技术

利用Buck变换器的输出电压时间序列可以进行变换器的混沌吸引子重构，其中延迟量可以通过时间序列的自相关函数来确定，而重构维数也可根据混沌吸引子的关联维来确定，仿真和特征参数计算均表明Buck变换器的重构混沌吸引子与原混沌吸引子拓扑等价，具有相同的动力学性质和几何性质，另外，构建了一个延迟重构实验电路，得到的实验波形也验证了上述结果。     

电压模式控制Buck变换器中的混沌吸引子重构技术

利用Buck变换器的输出电压时间序列可以进行变换器的混沌吸引子重构，其中延迟量可以通过时间序列的自相关函数来确定，而重构维数也可根据混沌吸引子的关联维来确定，仿真和特征参数计算均表明Buck变换器的重构混沌吸引子与原混沌吸引子拓扑等价，具有相同的动力学性质和几何性质，另外，构建了一个延迟重构实验电路，得到的实验波形也验证了上述结果。     

电压控制型Buck变换器的混沌抑制策略

针对降压(Buck)变换器运行过程中所产生的混沌现象,根据变换器的工作特性确立其数学模型,并分析其通往混沌的道路。分别使用了两种控制策略使系统稳定于周期1状态：第一种是设计非线性控制器,施加该控制器后,系统的动态响应快,抗扰性强,但输出电压与参考值有一定的偏差;第二种是基于终端滑模自抗扰控制(TSMADRC)的双闭环控制策略,使用该控制策略后,系统输出超调量小、动态响应快且具有较好的暂态响应,并且从源头上避免了混沌现象的发生。仿真结果表明,两种控制方法均可以抑制混沌现象的发生,使Buck变换器工作于稳定的周期1状态。     

PWM Buck变换器电容引起的混沌及其控制

大多数关于变换器分岔和混沌的研究都是以电源电压作为变量进行分析和控制的,而实际中电容也影响到系统的分岔和混沌。以PWM模拟电压控制Buck变换器为研究对象,利用计算机仿真电路得到以电容为自变量的分岔图;利用硬件实验电路对单周期稳定、倍周期分岔和混沌3种不同状态进行相图分析;采用参数扰动实现混沌控制,由分岔图可知原来的三种不同状态均被控制为单周期稳定状态,从硬件实验得到的时域波形图验证了控制算法的有效性。     

PWM Buck变换器电感引起的混沌及控制

大多数关于变换器分岔和混沌的研究都是以电源电压作为变量进行分析和控制的,而实际中电感也影响到系统的分岔和混沌.以PWM模拟电压控制Buck变换器为研究对象,首先利用计算机仿真电路得到以电感为自变量的分岔图;然后利用硬件实验电路对单周期稳定、倍周期分岔和混沌3种不同状态进行相图分析;最后采用参数扰动实现混沌控制,从分岔图可以看到原先的3种不同状态均被控制为单周期稳定状态,从硬件实验得到的时域波形图验证了控制算法的有效性.     

级联Buck变换器混合无源控制与大信号稳定性

为提高变换器的动态性能并分析级联系统的稳定性,本文首先对级联Buck变换器系统进行混合无源控制器的设计,使电流内环为无源控制,电压外环为PI控制.然后,引入混合势函数理论对混合无源控制下的级联变换器系统进行稳定性分析,得到该系统的大信号稳定性判据.仿真结果表明,本文所得判据易于判断和分析系统的稳定性,相比传统的双PI闭环控制策略,采用混合无源控制策略的变换器可获得更加良好的动态性能.     

电压反馈型Boost变换器的混沌现象研究

建立了电压反馈型BOOST变换器不连续运行模式下的混沌模型，分析了BOOST变换器的稳定运动条件，研究了BOOST变换器在电压反馈系统变化情况下的混沌现象。     

基于Simulink的Buck变换器混沌现象仿真与研究

基于Simulink建立了电流连续导通模式下的电压控制Buck变换器模型,在该模型的基础上对开关变换器的非线性现象进行了研究。通过改变电路参数,研究了开关变换器从稳定态到倍周期分岔,再到混沌的演化过程。仿真结果与理论分析和实验结果一致,验证了仿真模型的正确性,为合理选取电路参数提供了指导,同时也为混沌控制理论的研究奠定了仿真基础。     

基于状态反馈精确线性化Buck变换器的最优控制

加权矩阵的选取在最优反馈系统的综合设计中具有重要意义。该文基于无源性控制思想,提出一种二次型性能指标。应用状态空间平均建模法,建立电流连续型(current conduction mode,CCM)Buck变换器的仿射非线性模型。采用状态反馈精确线性化方法,推导出非线性状态反馈表达式,实现非线性系统的线性化。进一步,利用二次型最优控制对状态反馈反馈系数进行优化设计。所得控制律简单、容易实现。数值仿真验证了该控制方案的优越性,仿真波形对比分析显示与传统无源性控制方法相比,基于该控制方法的系统静态误差小,启动性能优越,且开关频率固定,对输入电压扰动和负载扰动均具有较强的鲁棒性。     

一种新型无源软开关BUCK变换器的设计

在一个较大功率的Buck变换器的主开关电流通路上,串入一个小电感,以实现主开关的零电流开通。当主开关关断时,小电感的续流电能供给冷却风扇电路,转化为机械能释放,用于功率器件的降温,并同时实现风扇风速随输出功率增大而变快的目的。而主开关的零电压关断,则由一LC谐振电路来实现,该谐振电感的主要部分并不串在主电流通路上,谐振电感量可选得大一些,可明显降低谐振电流的峰值。本文分析了软开关的工作过程,推导了元件参数的选择方程,并通过分析和实验表明了电路设计的正确性。     

滑模控制Buck三电平变换器

滑模控制具有鲁棒性强、动态品质好等优点,本文尝试将滑模控制引入三电平变换器。以Buck三电平变换器为例,给出了滑模控制的分析和设计方法,包括滑模面的选取、等效控制、稳定性和存在性证明,最后进行了实验验证,将滑模控制Buck三电平变换器与传统PWM控制Buck三电平变换器进行了分析和比较。研究结果表明,相对于PWM控制的Buck三电平变换器,滑模控制Buck三电平变换器的鲁棒性和动态品质得到较大提高。     

双输入Buck变换器的单周期控制

在可再生能源联合发电系统中,采用单个多输入直流变换器(MIC)代替原有的多个单输入直流变换器,可以简化电路结构,降低系统成本。MIC通常需要进行能量管理以实现可再生能源的优先利用,因此采用MIC构成的可再生能源联合发电系统是一个典型的多输入-多输出的耦合系统,其闭环设计复杂。因此本文针对双输入Buck变换器,提出单周期控制方式来消除环路之间的耦合。同时本文还提出了模式切换电路以实现各个模式之间的平滑切换,并推导了双输入Buck变换器在不同工作模式下的单周期控制小信号模型。由该小信号模型可知,采用单周期控制无需电流调节器,而且电压调节器在不同工作模式下的设计条件相同,因此调节器的设计大大简化。最后本文设计制作了一台800W的实验样机,实验结果验证了所提出单周期控制方法的有效性。     

基于电荷控制的Buck变换器

介绍了一种新的单周期控制方法——电荷控制法。通过对开关电流的控制,使其在一个周期内达到期望值。在详细分析电路工作原理的基础上,推导出电荷控制Buck电路的控制电路和主电路数学模型。Pspice仿真和实验结果表明,系统的稳定性不仅与占空比D有关,而且与电路的电感、负载及工作频率有关。若参数选择合理,则系统可在D>0.5条件下稳定工作。该控制在每个周期对开关管上的电流进行积分,有较强的抗干扰性,所以能有效抑制负载扰动。实验测得电荷控制Buck电路功率因数PF=0.99,电流畸变率THD=8.4%。     

零扰动补偿控制电流模式Buck变换器

针对峰值电流模式开关功率变换器系统普遍存在的次谐波和混沌不稳定行为,本文提出了一类零扰动补偿抑制新思路。结合峰值电流模式Buck变换器中输入和输出量之间的稳态关系,给出了简化的零扰动补偿控制条件,构建出相应的控制方程及模拟实现电路,基于傅里叶级数分解导出了系统分岔边界方程,确定出控制参数的可控范围。最后,给出了零扰动补偿控制效果的仿真和实验结果,验证了理论分析的正确性和所提零扰动补偿控制思路的有效性。     

改进型交错并联Buck变换器的通道控制

交错并联Buck变换器采用通道控制能有效提高变换器的轻载效率,但是减小导通通道数后,总输出电流纹波显著增加,基本丧失了交错并联的优点。针对这一问题,提出一种改进型的交错并联Buck变换器的通道控制方案,随着负载电流的减小,改变导通通道数的同时改变各通道控制脉冲的相位,在提高变换器轻载效率的同时,减小输出电流纹波,使交错并联技术在通道控制中的优点发挥到最佳状态。以4相交错并联Buck变换器为例,通过仿真和实验验证理论分析的正确性。     

一种基于模糊控制的降压变换器

基于模糊控制理论,结合非线性控制,提出了一种降压变换器的新型拓扑结构。该结构具有模糊控制策略的优点,且不用建立复杂的数学模型,控制方法简单,可使PWM开关变换器的输出电压,在有负载和电源电压干扰时,具有优良的动态响应。仿真和实验结果证明了该方法和结构的可行性和优越性。