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。     

峰值电流控制二次型Boost变换器

二次型Boost变换器因其具有宽输入电压范围特性而得到广泛关注.与传统Boost变换器相比,二次型Boost变换器含有两个LC滤波器,呈现四阶动力学特性.本文提出将二次型Boost变换器输入电感电流和输出电容电压作为反馈信号的峰值电流控制策略,简化了控制环路设计.实验结果验证了峰值电流控制二次型Boost变换器具有瞬态...     

Buck变换器阻尼输入滤波器的设计

介绍了利用Middlebrook’s extra element theorem滤波器设计准则对Buck变换器阻尼L-C输入滤波器进行设计的具体步骤。无阻尼输入滤波器可能使变换器系统不稳定或者振荡。阻尼输入滤波器尽管有多种形式,但是有些并不实用。本文对实用阻尼输入滤波器进行了具体设计。虽然以Buck变换器为基础进行分析设计,对于其他DC-DC变换器同样适用。     

电压控制型Buck DC/DC变换器输出阻抗优化设计

提出了电压控制型Buck DC/DC变换器最优截止频率fc选择,在此基础上给出了电压控制型Buck变换器输出阻抗的优化设计准则:采用PI调节器或单极点双零点补偿器,当截止频率满足最优截止频率选择时,能够有效抑制输出阻抗尖峰,从而确保系统良好的稳定与动态性能.实验结果验证了理论分析的正确性.     

Buck型AC/AC交流变换器的设计与实现

本文详细分析了Buck型AC/AC交流变换器的工作原理及其控制策略。通过对输入电压的极性判断,并结合输出电压误差放大信号与三角载波的比较结果,可确定各开关管的工作状态。对Buck型AC/AC交流变换器进行了仿真研究,并研制了一台原理样机,最后给出了仿真与试验结果,仿真和试验结果验证了理论分析的正确性及控制策略的可行性。     

Buck变换器负载连续跳变动态特性分析与控制

常见的DC／DC变换器的动态特性分析仅针对负载发生一次跳变的情况．对负载发生多次连续跳变的情况的分析处理尚不多见。论文以Buck同步整流电路为例,分析了在负栽连续跳变的情况下的动态特性,并提出基于电容电荷平衡原理的控制算法。论文采用电压模式与电容电荷平衡两种控制算法进行对比仿真研究,仿真结果验证了在负栽连续跳变的情况下...     

低输入电压同步整流型Buck变换器

为了减小中小功率多路输出DC/DC变换器的体积,一般采用单端反激磁隔离反馈技术,次级采用多绕组整流输出加线性串联电压调整器或磁放大器二次稳压控制方式.由于低压差三端稳压器为线性串联调整方式,因此随着输入输出电压差的增大,效率会随之降低,并且低压差三端稳压器在空间应用还存在单粒子瞬态效应,造成输出电压跳变.针对空间飞行器对高可靠性、高效、低输入电压降压变换器的应用需求,用通用PWM控制技术,设计了一种输入电压最低可达3V的同步整流型Buck变换器,提高了DC/DC变换器效率.     

前馈型电压模式控制Buck变换器

在比例控制电压模式结构基础上,结合Buck变换器给出了一种新的控制方式,将输入电压与电容电流采样之和的积分作为PWM环节的动态载波信号,输入电压的前馈确保了比例控制下系统的稳态无差以及良好的抗输入电压扰动能力,电容电流反馈则改善了系统抗负载跳变能力.然后基于系统小信号模型,理论分析了系统的控制性能,并给出了控制参数的选取.整个控制结构简单,参数设计简便,最后仿真和实验结果验证了理论分析的正确性.     

采用平均法的含输入滤波器电压型Buck变换器稳定性分析

输入滤波器与DC-DC变换器之间的相互作用是分布式电源系统中的一个常见问题。基于平均模型,研究含有2阶输入滤波器和电压型Buck变换器的级联系统稳定性问题。结果表明,输入滤波器对后级Buck变换器稳定性具有双重效果,即根据阻尼电阻Rf的不同,可以扩大或减小独立运行的Buck变换器稳定运行的参数范围。当PI控制器的参数选择在扩大了的稳定性参数范围内, 阻尼电阻Rf的极端增大或减小都会引起系统的低频振荡。这种情况下,现有的阻尼电阻设计标准将不再适用。电路实验验证了理论分析的结果。     

一种带开关电容的二次型高增益Boost变换器的研究

光伏、燃料电池等发电系统的输出电压等级较低且输出电压不稳定,需要通过高增益Boost变换器把较低等级的直流电压进行升压以满足并网要求。提出一种带开关电容的二次型高增益Boost变换器,在传统二次型Boost变换器的基础上引入开关电容单元,提高了变换器的升压能力,实现了以较小的占空比获得较大的电压增益,拓宽了输入电压范围。同时,该变换器改进了传统二次型Boost变换器开关管和二极管电压应力过大的缺点,减小了开关管的导通损耗和二极管的反向恢复损耗。另外,该变换器还有输入电流连续、输出电压纹波小的优点。分析了该变换器的工作原理及工作特性,在理论研究的基础上搭建了一台12 V/60 V的实验样机,实验结果证明了理论分析的正确性。     

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%。     

复合双频BUCK变换器

提出一种复合双频Buck变换器,对其工作原理和性能特点进行了详细分析。复合双频Buck变换器的高频部分为三电平Buck单元,低频部分为两电平Buck单元。与三电平Buck变换器相比,复合双频Buck变换器具有较高的效率,而且其"隔直"电容可以取得更小。与双频Buck变换器相比,其具有高频开关电压应力低,输出滤波电感、滤波电容小,动态负载性能好等优点。最后,在理论分析的基础上进行了实验研究。     

具有开关电感单元的电感磁集成Buck变换器

为了提高传统Buck变换器的降压能力、降低二极管电压应力及减小变换器损耗,将开关电感应用传统Buck变换器中,提出了一种具有开关电感的电感集成Buck变换器。利用开关电感替代传统Buck变换器中的储能电感,并对开关电感进行了耦合集成。分析了变换器的工作模态,推导得到了变换器电压增益表达式,研究了电感串联等效电阻对变换器电压增益影响,并分析了二极管电压应力与电感电流纹波的大小。与传统Buck变换器相比,具有开关电感的电感集成Buck变换器的电压增益、二极管电压应力和电感电流纹波都减小到传统的1/(2-D)倍。样机实验结果验证了理论分析的正确性,表明具有开关电感的电感集成Buck变换器具有优良的综合性能。     

ZVT-PWM Buck变换器的改进

分析了零电压转换PWMBuck电路所存在的辅助开关硬关断和内部循环电流等问题。为能够实现辅助开关管的零电压关断,消除内部循环电流,提高变换器的效率,提出了一种改进电路,并讨论和分析了其工作过程。仿真与实验研究证明改进电路是可行和有效的。     

推挽式隔离Buck变换器的分析与研究

分析了推挽式隔离Buck变换器的工作原理;对励磁电感位于四绕组变压器一个原边绕组两端或两个副边绕组两端的情况,给出了变压器励磁电流及所有绕组中的电流波形,并推导了两个励磁电感在数值上的关系;最后通过电路仿真验证了该关系的正确性。     

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。