12V输入电压调整模块的现状与分析

在非隔离开关电源电路中,随着输出电压的不断降低,BUCK电路占空比很小,已难以适合未来低电压大电流时电压调整模块(VRM)的需求.为了提高电路占空比,多种电路拓扑相继面世.与此同时,为了改善电路瞬态响应,优化、改进了原有控制方式.本文总结和分析近年来12V输入电压调整模块拓扑及控制方法.     

非隔离型Boost变换器拓扑结构综述

非隔离型Boost变换器常用于不需要电气隔离的直流升压场合,随着应用领域的拓宽,对变换器性能要求越来越高,国内外研究学者提出了多种提高Boost变换器性能的拓扑结构。现分析了现有文献中普遍采用的多种不同升压技术的Boost变换器拓扑结构,包括级联结构、交错并联结构等,系统分析了各种拓扑结构的工作原理,对电压增益和开关器件电压应力进行对比,总结了各种拓扑结构的优缺点,指出了新型Boost变换器采用拓扑复合型结构的发展趋势,为研究和使用非隔离型Boost变换器提供一定的参考。     

一种对Buck型开关电源系统建模分析的方法

对电压控制型开关调节系统的工作原理、特点进行了研究和分析,重点介绍了开关电源的设计。同时以Buck型开关电源系统为例,对系统进行建模分析,从而得出了系统的传递函数。     

基于DSP控制的隔离型功率因数校正变换器研究

采用全桥拓扑结构作为实验研究的主电路,并在全桥的输入端增加传统Boost型功率因数校正变换器(PFC)的输入电感,构成隔离型PFC.对该隔离型PFC的基本工作原理进行简单分析,并通过与传统PFC等效的方式对该主电路建立小信号动态模型.在DSP控制技术的基础上,具体分析了针对隔离型PFC变换器的控制方案,并实现之,获得良好的动态响应特性和稳态调节特性.最后,制作了试验样机,验证了该隔离型变换器的优良性能,其满载功率因数达到0.995.     

中压VRM的拓扑结构及平面集成磁件的研究

本文针对中压VRM的两种高效的拓扑结构,结合交错并联技术,同步整流技术进行了分析,比较了各自的优缺点,对两种高效的拓扑结构的磁件进行了平面磁集成的研究,并用Saber软件和有限元Ansoft软件进行了仿真分析。     

基于双Buck电路的某型电源启动车逆变系统设计与仿真

针对部队装备的电源启动车电路结构复杂、逆变系统体积重量大等问题,提出基于双Buck电路的启动车电源逆变系统设计。双Buck电路实质由两个单相Buck电路组成,作为三相交流输出电源的主电路拓扑结构,逆变系统设计利用SPWM控制双Buck电路传递函数,并用Saber软件仿真验证双Buck电路工作模式。     

混合式降压型PFC变流器的研究

针对降压型功率因数校正(Buck PFC)变流器输入电流存在固有死区、功率因数低、谐波失真严重的问题,提出了一种Buck PFC变流器与辅助变流器相结合的混合式降压型PFC变流器,通过在输入电压瞬时值低于输出电压时让辅助变流器工作的办法,弥补了输入电流死区,保持Buck PFC变流器输出电压低、低输入电压下仍能保持高效率等优点的同时显著改善了其输入电流波形。研究结果表明,混合式降压型PFC变流器在90 V最低交流输入电压下的功率因数为0.99,相比于Buck PFC变流器提高0.09;115 V交流输入电压下总谐波失真仅为8%,相比于Buck PFC变流器降低20%左右;效率相比于Buck PFC变流器仅下降0.5%。     

新型电流型PWM整流器控制技术的研究

研究了一种新的具有PWM调制功能的电流型整流器（CSR）的拓扑结构。分析了该电路的工作原理,并对其两种控制技术：正弦脉宽调制（SPWM）技术与空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术进行研究。这种拓扑结构结合了传统的三相相控整流器和直流Buck斩波器的优点,实现了单位功率因数。降低了电流谐波含量。     

电流源型高压隔离驱动电源研究

研究了一种应用于高压环境下的隔离驱动电源拓扑结构。采用半桥逆变或全桥逆变拓扑提供高频输入电压,提高对输出要求的适应性; 采用谐振网络获得稳定恒流源; 利用高压电缆线外绝缘材料的绝缘性实现高电压等级的隔离,以串联多输出的方式达到多路输出的目的。给出了电流源型高压隔离驱动电源的结构,并对变换器的组成和工作原理进行分析。根据参数设计要求对电流源型高压隔离驱动电源进行了仿真实验,得到一台单个支路输出10 V/0.5 A的高压隔离驱动电源仿真模型,结果证明具有良好多输出特性,验证了驱动电源结构的有效性。     

微流体电渗泵数字高压直流电源

为得到完全可控、响应速度快的高压直流电源,便于电渗流自动检测的实验研究,介绍了一种基于数字信号处理器(DSP)的全数字化高压直流电源.主电路采用电压型PWM控制技术实现Buck变换电路的变压输出,控制电路中利用数字光纤完成隔离与高压反馈信号的输出,用DSP进行数据采集和数字PID算法计算开关信号占空比,对输出电压实时跟踪监控.从控制电路到主电路,完整地介绍了电源系统工作原理并在Matlab/simulink/Simpowersystem平台上就行了仿真实验.结果表明:该全数字电源系统能较好满足电渗流自动检测实验的需要,并且充分发挥了数字电源的便利性和可控性.     

基于Σ-Δ调制器的CCM Buck变换器滑模控制

针对常规滑模控制方案应用于电流连续型（CCM）Buck变换器中,存在开关频率不固定及电感启动电流过大等问题,对电流连续型Buck变换器建立了仿射非线性模型,在∑-△（sigma—delta）调制器的基础上,选定反映控制目的的合适滑模面后,设计了指数趋近律的滑模控制器。仿真结果表明,采用该滑模控制的电流连续型变换器具有固定的开关频率,并且启动时间和电感启动电流可通过调节滑模控制器中的控制参数进行调整。     

基于Matlab的开关变换器混沌研究数值方法

基于Matlab软件平台,为电压模式控制Buck开关功率变换器建立了Simulink仿真模型,给出了几种混沌研究数值方法的实现算法,并通过编程计算绘出了变换器的时域波形、相轨、庞加莱截面、分岔图、最大 Lyapunov 指数谱、功率谱等,从而有效地显示了该系统丰富的动力学行为.其研究结果可以对开关功率变换器可靠性设计提供理论指导,其研究方法还可以运用于其他非线性系统的混沌分析.     

燃料电池Buck变换器的动态演化控制仿真

针对燃料电池DC/DC变换器的工作优化问题,对DC/DC变换器的控制方法和输出响应特性进行了研究,提出了一种新型控制方法—动态演化控制,并将其应用于具体设计的燃料电池两相交错并联同步Buck变换器中,论述了该变换器的动态演化控制设计步骤,通过对变换器的特征方程以及动态演化路径进行分析,建立了控制占空比与动态演化方程之间的关系,进而实现对该变换器进行动态演化控制.利用Matlab-Simulink仿真平台对两相交错并联同步Buck变换器仿真模型分别在动态演化控制和传统PI控制下的负载突变输出性能进行了仿真测试.仿真研究结果表明,动态演化控制具备快速的动态响应能力和良好的抗干扰性能,比传统PI控制更为优越.     

Space-state robust control of a Buck converter with amorphous core coil and variable load

Pulse-width modulation is widely used to control electronic converters. One of the most frequently used topologies for high DC voltage/low DC voltage conversion is the Buck converter. These converters are described by a second order system with an LC filter between the switching subsystem and the load. The use of a coil with an amorphous magnetic material core rather than an air core permits the design of smaller converters. If high switching frequencies are used to obtain high quality voltage output, then the value of the auto inductance L is reduced over time. Robust controllers are thus needed if the accuracy of the converter response must be preserved under auto inductance and payload variations. This paper presents a robust controller for a Buck converter based on a state space feedback control system combined with an additional virtual space variable which minimizes the effects of the inductance and load variations when a switching frequency that is not too high is applied. The system exhibits a null steady-state average error response for the entire range of parameter variations. Simulation results and a comparison with a standard PID controller are also presented.     

高频直流变换器的仿真研究

基于Matlab／Simulink软件平台，建立了一种Buck型并联交错正激式直流变换器的Simulink模型。模型反映了系统的各种不同工作模式，仿真结果与理论分析基本吻合，为其应用于单向电压源高频环节静止变流器提供了快捷、简便的控制电路优化设计和关键电路参数整定的途径与方法。     

基于新型模糊PID控制的DC-DC变换器仿真研究

DC-DC功率变换器是一种强非线性系统,传统的PID控制是建立在其线性化小信号模型的基础上进行设计的,虽然算法简单,设计容易,但PID控制器在功率变换器的参数发生变化时并不能相应地改变参数。针对传统PID控制的特点,结合模糊控制不需要建立被控对象精确数学模型的特点,本文提出了一种新型的模糊PID控制器—指数形式模糊PID控制器,并设计了Buck变换器的新型模糊PID控制系统,该控制系统能够根据系统的变化实时地改变控制系统的参数。运用MATLAB/Simulink软件对该变换器系统进行了仿真,仿真结果表明,新型模糊PID控制器有着响应速度快,超调量小,鲁棒性强等特点。     

Buck 变换器导通模式转换滑模 PI 混合控制策略

为了满足Buck变换器由待机或轻载向较大负载状态快速转换的需求,基于对传统平均电流控制Buck变换器的动态性能分析,提出了一种改进的适用于断续导通模式/连续导通模式过程的滑模PI混合控制策略。该策略电压外环依据系统状态和导通模式分别采用PI控制器和滑模控制器,其中稳态工况应用PI控制器,负载增大动态工况根据导通模式转换为滑模控制器,并通过统一校正的平均电感电流实现导通模式的准确判断。该混合控制策略可以有效结合PI控制与滑模控制各自的稳态与动态性能优势。仿真和实验结果表明,相比于传统平均电流控制,本策略动态响应时间缩短约65%,电压跌落减小35%以上。     

稀疏矩阵变换器及其调制

针对传统的矩阵变换器（CMC）换流方法、调制算法比较复杂等问题，介绍了一种稀疏矩阵变换器SMC（sparse matrix converter）。首先给出稀疏矩阵变换器的拓扑结构；然后对稀疏矩阵变换器的换流、调制策略进行了详细分析；最后，利用Matlab软件对稀疏矩阵变换器进行建模仿真。仿真结果表明稀疏矩阵变换器拓扑结构正确、可行；调制、换流策略相对简单有效。     

磁流变阻尼器的电流驱动器设计与实验研究

采用Buck型变换器和电流模式PWM开关控制方案,设计了车用磁流变阻尼器的电流驱动器,研究了其硬件电路组成,介绍了磁流变阻尼器的电流驱动器的性能测试系统并进行了测试实验。     

基于参数辨识的锂离子电池无线充电技术

针对感应模式无线电能充电系统中输出控制问题,增加了参数辨识环节,实现了对原边线圈的电压电流相位的实时检测,使Buck变换器根据辨识参数结果控制输出电压,有效地克服了传统控制方法需要两个控制器以及原副边需要通信的弊端,简化了系统的设计,提高了系统的可靠性。最后制作了一个感应模式锂离子电池无线电能充电装置并进行了试验测试,测试结果验证了参数辨识控制技术的有效性。研究结果表明,相对于传统的通讯控制方法,该辨识控制方法控制效果好,电能传输效率高。