DC/DC变换器电流模式数字控制电路研究

针对电压控制型开关电源是一个二阶的有条件的稳定系统,响应速度慢,稳定性不够,因此可在电压单闭环控制基础上增加电流控制环,形成双闭环控制系统,以提高系统的响应速度和稳定性。本文通过分析电流模式数字控制电路的静态和动态特性,建立了数字控制电流型PS-FB ZVSPWM DC/DC变换器闭环小信号模型和小信号传递函数模型,在积分控制工作方式下,选取不同的积分、微分系数,在负载阶跃扰动时得到了输出电压的单位阶跃响应曲线,通过实验得到了负载突变时开关脉冲及输出电压的动态响应曲线。     

电压控制移相电路设计

叙述了一种电压控制移相电路的设计方案.实现了控制相位不随信号频率而变的设计理念.电路主要由运算放大器、比较器、模拟开关和触发器组成.采用过零比较器把正弦信号转换为方波信号,利用单稳态电路实现频率/电压变换,由积分器和模拟开关产生斜率与信号频率成正比的锯齿波信号,输入控制电压通过比较器与锯齿波信号比较产生移相脉冲,由触发器输出移相方波,利用积分器转换成三角波,再通过三角波—正弦波转换电路得到移相正弦波信号输出.介绍了各单元电路的工作原理,并给出了具体电路和实验波形图.     

基于直流母线电流极性平均值的负载串联谐振逆变器谐振频率跟踪方法

负载串联谐振逆变器,当负载参数变化时必须同步改变逆变器工作频率以适应负载变化来获得最大输出功率。通常采用锁相环技术完成谐振频率跟踪,需要同时测量逆变器输出电压和负载电流,电压、电流测量延迟时间的差异会造成频率跟踪误差。为了消除频率跟踪误差,文中提出了基于直流母线电流极性平均值的负载串联谐振式逆变器谐振频率跟踪方法。论文分析了逆变器直流母线电流极性信号平均值u与逆变器工作频率f及电路参数(L、C、R)关系,由于u反映了电路参数和逆变器工作频率变化,u最大值U对应于谐振频率,所以用U作为参考信号,u作为反馈信号,构成闭环谐振频率跟踪控制系统,通过比较u的变化情况,确定频率的增减,给出了频率跟踪流程,仿真和实验结果表明该方法能够很好地实现负载串联谐振逆变器的谐振频率跟踪。     

基于电流跟踪控制的新型负载相位调节器

对负载相位调节器进行了深入研究,包括其主电路工作原理和控制方法.采用AC/DC桥式变流为主电路结构,提出了一种电压外环、电流内环的双闭环控制策略,同时使输入电流跟踪预先给定的正弦波,以保证输出电压的稳定性.给出了主电路中电感和电容取值范围的估算方法,并分析了电流跟踪控制的开关管工作频率的数值算法.最后通过仿真验证了系统的可行性和准确性.     

一种放大变换电路测试系统

为了精确测量电流/频率变换电路（I/F电路）输出的宽范围频率脉冲信号,文中设计了一套放大变换电路测试系统,利用工控机及32位计数板卡和A/D板卡构建硬件测试平台,采用7651恒流源为I/F变换电路提供精确的恒流输入信号,设计实现了产品供电及电压/电流监控电路、时间基准脉冲信号产生电路、信号隔离电路等,并利用Labview图像化编程软件进行编程.本测试系统在保证可靠性的前提下能实现静态的频率测量.使用计数器板卡及Labview图像化编程软件能缩短项目开发周期,并且有效地提高了频率测量的精度,使相对误差达到0.03%.     

交错式三电平低纹波双向DC/DC变换器

为使双向DC/DC变换器以适合的电感值达到输入输出电流纹波小、输出电压纹波小的安全需求,提出一种交错式三电平低纹波双向DC/DC变换器,该变换器适用于一些极端变换或者高电压变换的场合,如光伏发电系统、不间断电源和分布式发电等场合。详细叙述了该交错式三电平低纹波双向DC/DC变换器的工作原理,分析了稳定状态下变换器的输出电压,电流纹波,输出电压纹波及开关管承受电压应力,并得到主要工作波形。波形图和分析结果表明,该变换器采用交错对称式电路结构,具有输入输出电流连续,输出电压纹波小,开关管电压应力低,输出电压范围大及输出三电平的优势。     

滑模控制器控制降压型直流\|直流转换器

针对脉冲宽度调制器控制降压型直流\|直流（DC\|DC）变换器采用常规的比例积分微分（PID）控制方法存在抖动和延迟等问题,提出一种基于滑模修正PID控制策略的DC\|DC变换器实现方法.在分析滑模控制理论的基础上,利用线性矩阵等式方法来建立DC\|DC转换器的状态空间数学模型,设计滑模PID控制器,构造全局滑模面调整PID控制器输出参数,并用李雅普诺夫函数验证了滑模PID控制器的可靠性.在电感电流连续工作模式下,用不确定性负载的线性平均模型进行了仿真.结果显示:证明所提出的滑模PID控制器不但提高系统对不确定负载的适应性,而且增强了系统在大信号扰动时的鲁棒性,使转换器输出电压有优越的鲁棒性及良好控制性能.     

基于LLC多路LED均流驱动电路的研究

提出了一种基于LLC谐振的多路输出LED均流驱动电路,方案中DC/DC部分采用了LLC谐振,提高了转换的频率,同时能够实现原边开关管的零电压开通和副边整流二极管的零电流关断,减少了损耗,提高了系统的效率.LED的驱动部分采用了平衡电容隔离均流,输出达到很好的均流效果.PSIM仿真和样机测试均证明了该电路的可行性.     

基于电流反馈控制的 DC/DC 升压变换器

目的　克服非最小相位特性对控制器设计的影响.方法　将DC/DC升压变换器的输出电压控制问题转化为对电感电流的控制,并采用了串级结构的电压和电流控制器.控制器的外环采用PI控制算法,以电容电压为被控量;内环则采用非线性输出反馈控制算法,以电感电流为被控量.结果　DC/DC升压变换器的仿真结果表明,上述控制方案是可行的.结论　该种结构的控制器不但可使被控系统获得良好的动态特性,而且对负载电阻、电容、输入电压等参数变化有着很强的稳健性.     

一种峰值电流控制模式的大功率DC-DC转换器芯片设计

基于CSMC 0.5μm BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺设计了一种降压型大功率DC/DC转换器电路.采用峰值电流控制的电流模技术和斜坡补偿技术,有效提高了转换器的瞬态响应速度和系统环路稳定性.芯片内部集成了导通电阻小于0.18Ω的功率MOSFET,可输出大于3.0 A的连续电流.仿真和测试结果表明,在输入电压为4.7 V至24 V的条件下,芯片内部振荡频率为400 kHz,输出功率可达10 W,平均转换效率可达85%以上.整个芯片面积小于1.6 mm×1.3 mm,可广泛用于分布式电源系统中.     

用于电动汽车的交错并联软开关双向DC/DC变换器

双向DC/DC变换器作为电动汽车能量控制的关键性元件,是复合电源储能系统中不可或缺的重要部件之一.鉴于不同的双向DC/DC变换器拓扑结构的选择能够影响其成本的高低、性能的好坏,以电压、电流应力最小的双向半桥变换器为基础,采用不添增额外半导体器件的软开关技术,有效的减小器件的开关损耗,并选取两相交错式拓扑结构来弥补输出电压、电流纹波大的缺点.在双向DC/DC变换器中采用两个电流内环并共用一个电压外环的控制策略,通过仿真实验验证了该变换器能够实现对能量双向流动的稳定控制,具有零电压、零电流开关,输出电压、电流纹波小的优点.     

考虑直流侧CLC滤波的三相PWM整流器输出阻抗特性研究

PWM整流器能够实现AC/DC变换,既能为直流负载提供稳定的直流电压,又能控制交流侧电压电流同相位,实现单位功率因数;然而,一旦直流负载呈现负阻抗特性,系统可能出现震荡风险,影响系统稳定性.因此需要对其稳定性进行分析.CLC滤波电路对抑制三相PWM整流器直流侧纹波有一定作用,文中通过小信号建模方法推导出了考虑CLC滤波的PWM整流器直流侧输出阻抗,并通过扫频法验证了阻抗模型的准确性,并且分析了滤波参数、交流侧电感、电压外环比例系数和电压外环积分系数对阻抗的影响,当增大电压外环比例参数时,可以降低阻抗中频段幅值进而提高级联系统稳定性.     

集成式斜波产生与求和电路的设计实现

针对电流模式控制DC/DC变换器固有的不稳定性,提出集斜波信号产生与求和为一体的斜波补偿电路.与传统的斜波产生与求和分离实现的补偿电路相比,该电路基于电容的电荷转移特性,将电流采样信号加在电容的下极板,对电容进行周期性充放电,在上极板实现斜波信号和电流采样信号的叠加.采用该电路不仅可以保证系统的稳定性,而且结构简单,易于实现;结合新的电流限结构,可以消除斜波补偿对最大电感电流的影响.电路基于0-35 μm CMOS工艺设计,仿真和测试结果表明：集成式斜波补偿电路功能正常,性能良好.当输出占空比在15％～80％变化时,峰值电感电流最大值的相对变化量小于5.5%．     

高精度模拟信号光纤传输技术研究

为了解决高压直流输电母线的电压参数测量问题,采用高精度V/F变换器将直流电压互感器的输出模拟电压信号转换成脉冲频率信号,再通过光发送模块、光纤和光接收模块实现脉冲频率信号光纤传输功能.在接收端利用DSP对接收到的脉冲频率信号进行数据处理,通过D/A转换器再还原成模拟信号,同时从数字接口输出一路数字信号.实验结果表明,模拟信号传输精度小于0.1%,数据传输速率高,传输距离远,而且传输过程不受外界电磁场干扰,能够有效地解决电流互感器和电压互感器的高压隔离问题.     

基于STM32F051控制的太阳能并网发电系统设计

设计了一种1kW太阳能并网发电系统,主要包括前级DC/DC升压模块和DC/AC逆变模块,整个控制的核心芯片采用ARM系列的STM32F051。前级DC/DC升压模块,主要利用全桥LLC谐振电路实现了前级电压的泵升,为后级提供了稳定的电压;后级DC/AC逆变模块,主要利用单相电压型逆变电路,其逆变控制系统采用SPWM电压电流双环控制,使并网电流与电网电压同频同相。在MATLAB/Simulink仿真环境下对全桥LLC谐振电路和单相全桥逆变电路进行仿真,得到了谐振网络两端电压、谐振电流以及电网电压、并网电流的仿真结果,为今后太阳能并网发电系统的改进和优化提供了依据。     

基于单片机的开关电源模块并联供电系统

本系统主要由DC/DC变换模块、PWM脉宽调制信号产生模块、单片机控制和显示模块、信号采样模块和过流保护等模块组成。系统采用闭环控制,通过单片机编程设定模块的输出电流,采用均流技术实现了DC/DC两个模块输出按比例设置电流值的功能,输出电流纹波小,输出电流大于4.5A时自动保护。     

基于MSP430-G2553单片机的直流电子负载设计

直流电子负载系统是基于MSP430-G2553单片机的直流电子负载．主要由核心控制电路（单片机）、功率控制电路、电压采样电路、电流采样电路、集成运放电路、LCD显示电路、报警电路和过压保护电路等组成．通过键盘电路输入设置电流值,单片机输出PWM信号,经内部D／A转换电路,把数字信号转换成模拟信号,以及集成运放后控制功率控制器件的导通,从而改变外接被测电源设备流过电流的大小．具有实时显示电压和电流、过压保护等功能．     

PWM/PSM双模式高压异步整流BUCK电路

为了在全负载范围内取得高转换效率,提出一种根据占空比来自动实现模式跳转的脉冲宽度调制（PWM）/跨脉冲调制（PSM）双模式的低功耗、高压直流电压转换电路.它的输入电压为3～24 V,输出电压为2.5～(VIN-0.5)V.当负载电流较大时,芯片采用开关频率为1 MHz的PWM工作模式;当负载电流减小时,采用开关频率降低的PSM模式,从而保证了在全负载电流变化范围内的高转换效率.PWM到PSM模式的跳转采用简单逻辑及最小占空比电路实现,达到了模式的自动转换.电路采用CSMC公司的0.5 μm 40 V高压混合信号模型设计并完成流片加工.测试结果表明,在5 V的输出下,当输入电压到达最大值24 V时,芯片保持了55%以上的转换效率.芯片在2种模式间可以实现平稳过渡,具有良好的负载电流调整特性.     

基于线性自抗扰的DC/DC升压变换器的控制策略研究

为了改善DC/DC升压变换器的动态性能和抗干扰能力,提出了一种基于线性自抗扰控制(LADRC)的双环DC/DC变换器控制策略.首先,基于状态空间平均法推导出DC/DC升压变换器电压外环和电流内环的传递函数;其次,通过设计线性扩展状态观测器(LESO)和线性状态误差反馈控制律(LSEF)来实时估计和补偿外部的干扰和内部的不确定性;最后,利用仿真实验验证了该控制器的可行性.实验结果显示,该控制器比传统双环PI控制器具有更佳的鲁棒性和自适应性,因此该控制器可用于稳定变压器的直流母线输出电压.     

斩控式纯正弦波交流调压器的设计

设计了基于斩控调压技术的交流调压器,分析了主电路的斩波工作原理和电流、电压检测的非互补控制方式原理,以及斩波频率对输出电压波形的影响,同时给出了相应的非互补逻辑控制方式的电路.通过对上述电路的搭建和测试可知,该电路输出交流电压波形具有正弦度好、电压稳定等优点.