DC/DC变换器神经网络控制策略的研究

神经网络控制是一种性能卓越的控制策略,神经网络具有出色的知识抽取与学习能力及较强的控制鲁棒性.将神经网络控制策略引入DC/DC变换器,基于BP神经网络,构造了一种DC/DC变换器的新型控制方法.以Buck变换器为例,为其设计了神经网络控制器,对其性能进行了仿真研究,并与传统的PI调节器的性能进行了比较.仿真结果表明,在输入电压或负载有快速波动的情况下,神经网络控制系统比PI调节器具有更好的动态响应特性.     

AC/DC开关变换器的神经网络控制

AC/DC开关变换器非线性程度很高,输入电流为非正弦形式,功率因数极低。为改善功率因数,研究了使用神经网络控制器(NNC)对AC/DC开关变换器进行控制,并与传统的电流模式控制器(CMC)的控制效果进行了仿真比较。结果证实,使用神经网络控制器可以获得很高的功率因数;在参数变化时,神经网络控制器比电流模式控制器的控制性能更佳,且容错能力异常突出。     

AC/DC开关变换器的神经网络控制

AC/DC开关变换器非线性程度很高,输入电流为非正弦形式,功率因数极低.为改善功率因数,研究了使用神经网络控制器(NNC)对AC/DC开关变换器进行控制,并与传统的电流模式控制器(CMC)的控制效果进行了仿真比较.结果证实,使用神经网络控制器可以获得很高的功率因数;在参数变化时,神经网络控制器比电流模式控制器的控制性能更佳,且容错能力异常突出.     

DC/DC/AC混合型MMC变换器控制策略分析与设计

研究了一种可以实现电能不同形式综合利用的DC/DC/AC混合型模块化多电平变换器(MMC),该结构的变换器实现了电压变换功能的多样化。首先,分析了该种可以同时实现DC/DC与DC/AC混合电压变换的模块化多电平变换器拓扑结构;然后,利用功率正交原理,设计了DC/DC/AC混合型模块化多电平变换器的闭环控制策略;最后,在给定交流负载侧交流电流的前提下,实现了各个桥臂子模块电容电压的均衡控制。仿真结果验证了所提出的DC/DC/AC混合型模块化多电平变换器电压变换功能的可行性以及控制策略的有效性。     

神经网络控制在AC/DC变换器中的性能研究

由于AC/DC开关变换器非线性程度很高,输入电流为非正弦形式,功率因数极低。为改善功率因数,对神经网络控制器(NNC)与电流模式控制器(CMC)的控制效果进行了仿真比较研究。结果表明,使用神经网络控制器可以获得很高的功率因数。在参数变化时神经网络控制器比电流模式控制器的性能更佳,容错能力异常突出。故相比之下神经网络控制器的性能优于电流模式控制器。     

DC/DC变换器自适应模糊逻辑控制器设计

为DC/DC变换器设计了一种自适应模糊逻辑控制器（AFLC）。所提出的AFLC不需要专家系统提供决策参数和控制规则,而是使用模型数据文件来产生参数和规则,该模型数据文件包含输入输出对的整体概况。所提出的控制器使用8位微控制器来实现降压、升压和降压-升压变换器。     

DC/DC变换器预测模糊PID控制策略与实现

提出一种航空静止DC/DC变换器的预测模糊PID控制策略,该方法完全补偿了数字控制系统的控制延迟,极大节约了数字控制器的资源.以DSP芯片TMS320LF2407为主处理单元,双管正激电路为主功率电路,设计并调试了一台500 W的原理样机.实验结果显示,该控制器的控制效果良好,样机的性能基本达到预期技术指标.     

电池储能系统的双向DC/DC变换器控制策略研究

研究电网与蓄电池之间的电能变换接口装置,为改善变换器的性能,提出一种基于双重移相控制的电池储能系统的双向全桥DC/DC变换器。从理论上对双向全桥DC/DC变换器的工作特性进行了分析,以抑制电路中的回流功率为目标,根据系统的传输功率与高频变压器两侧的变比理论上推导最优移相控制量,简化移相控制量实现对双向DC/DC变换器实时控制,实现了被控量的稳定,传输效率的提高。最后,搭建的小功率实验样机表明:该控制策略可以有效降低功率传输中的回流功率。     

基于PLECS的双向DC/DC变换器控制策略设计

用于连接不同电压直流微网间的双向DC/DC变换器,能够实现直流微网间能量双向流动,有利于直流微网内部能量的消纳利用。分析了用于连接不同电压直流微网间双向DC/DC变换器的工作原理,提出了一种改进PI控制新策略,并通过小信号建模分析了该控制策略的稳定性,利用PLECS仿真验证了该控制策略的有效性。     

单周期控制半桥DC/DC变换器研究

在论述单周期控制技术的基础上,重点讨论了单周期控制半桥DC/DC变换器的设计与实现,并给出了仿真与试验结果。研究结果表明,这类变换器具有控制简便、稳定性高、抗输入电压扰动能力强、变换效率高、工程实现容易、成本低等优点。     

基于神经网络拟合显式MPC的高增益直流变换器

针对燃料电池、风力发电等新型能源系统输出电压较低的问题,提出一种具有拟合显式模型预测控制(model predictive control, MPC)的高增益、高效率直流变换器。该变换器具有非隔离型三绕组耦合电感基本单元结构,通过改变匝数比,在合适占空比下实现高增益,同时也降低了开关器件应力。此外,所提变换器采用无源钳位电路,回收漏感能量,抑制了开关管的电压尖峰。为了提高所提变换器的动态性能及抗扰能力,利用神经网络离线拟合显式MPC控制规律的策略,提高了输出电压跟踪精度,减小了输入电压变化和负载变化带来的扰动,具有良好的动态响应。最后在理论分析的基础上,制作出了一台输入10~12 V、输出100 V/100 W的实验样机,实验结果验证了所提变换器的有效性。     

Application of DC/DC Ćuk converter as a soft starter for battery chargers based on double-loop control strategy

This study presents a new soft starter based on a Ćuk converter for output-current trajectory–tracking task in a battery-charger system. For this purpose, a double-loop current controller is developed, which is able to control the input current of the converter as well as its output current. The reference value of the input current is modified using a proportional-integral-derivative (PID) controller through an outer loop, which works to reduce the steady-state error of the output current. Also, sliding-mode theory and equivalent-control method are used to establish the closed-loop–system stability and investigate the dynamic performance of the switching regulator. The system robustness is studied in depth taking into account the parametric variations associated with various operating points of the battery charger. The utilization of a hysteresis modulator in the control loop removes the risk of control-signal saturation and guarantees the converter operation. The developed system not only has the merits of simplicity of the current control and smooth response but also ensures a wide current-regulation range. The proposed cascade controller is tested using simulations in powersim (PSIM) software. Finally, the system effectiveness is validated via the experimental results.     

孤网模式下交直流混合微电网互联变换器综合下垂控制

互联变换器的控制方式直接影响交直流微网的稳定运行。分析研究了交直流互联变换器在孤网运行下基于下垂理论的控制方式,包括双下垂控制、下垂特性单位化控制、基于单位化混合下垂控制,针对其在功率流动方向判定和功率参考值选取的不足,提出了一种基于综合下垂系数的控制策略,具体论述了综合下垂系数的求取过程,定义了交直流混合微电网系统下垂系数比,比较混合微网功率盈余与缺额值,将较小值作为互联变换器的功率参考值,最大程度地减小了单个子网偏离额定运行条件下对联络子网的影响。最后利用Matlab/Simulink仿真软件,搭建交直流混合微电网仿真模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于变频控制的串联谐振DC/DC变换器的研究

串联谐振DC/DC变换器具有电路结构简单、在全输入和全负载范围内可实现开关管的ZVS、功率转换效率高等优点,是目前开关电源研究的热点之一。本文分析了基于变频控制的串联谐振DC/DC变换器的工作原理,阐明了变换器在三种不同开关频率下的工作特性,定量地给出了不同工作状态下变换器的输入电压、输出电压、开关频率以及谐振电感等参数之间的关系式。在一台1.5KW原理样机上的实验结果表明,该变换器变换效率最高可达96.3%,所有开关管实现ZVS,不同工作状态时变换器输入输出电压等参数关系与理论分析一致。     

直流微网储能DC/DC变换器的自适应虚拟直流电机控制

电力电子化的直流微电网自身缺乏惯性,当功率发生波动时,直流母线电压会产生较大突变,不利于其稳定运行。为了解决这一问题,虚拟直流电机控制被应用于直流变换器中来模拟直流电机的外特性,进而为直流微电网提供惯性支撑。但传统参数固定的虚拟直流电机控制在提供惯性的同时会牺牲系统的动态响应速度。针对这一问题,提出了参数自适应虚拟直流电机控制,并将它应用于储能端推挽式DC/DC变换器中。建立了系统的小信号模型,分析了转动惯量参数变化对系统的影响,并给出了参数的自适应调节原则。最后,搭建了仿真模型对不同控制方法进行了对比分析。仿真结果表明所提控制策略在为系统提供较大惯性支撑的同时,系统仍具有较快的动态响应速度。     

基于DMC-PID的Buck型DC/DC变换器的输出特性控制

基于Buck型DC-DC变换器动态响应速度较慢、抗扰动能力差的现状,提出了基于输出电压微分-单周控制Buck型DC-DC变换器数学模型的DMC-PID控制方法。该算法将DMC算法与PID算法相结合,充分发挥PID抗干扰性和DMC对惯性、延迟适应能力强的优点。为验证在PID与DMC结合时所采用的串联与并联两种不同的控制方法的控制效果,针对不同工作状态对系统进行了仿真。结果表明:DMC-PID并联控制系统总体性能优于DMC-PID串级控制系统,但两种控制方案都具有较强的鲁棒性及良好的抗扰动性能,能够提高系统的动、静态性能指标。     

模拟直流电机调速特性的双向DC/DC变换器虚拟直流电机控制策略

传统虚拟直流电机VDCM(Virtual DC Machine)控制策略未考虑直流电机转速动态调节问题,不能够在直流母线电压变化瞬间起调节作用。对此,提出一种模拟直流电机闭环调速的储能侧双向DC/DC变换器新型VDCM控制策略。对直流电机与双向DC/DC变换器在数学模型和控制策略上进行联系等效与差异剖析,模拟直流电机定转子绕组间的电磁感应作用,将直流电机动态数学模型嵌入P-U下垂控制中,使其兼备电压动态调节能力和惯性阻尼特性。对采用新型VDCM控制策略前、后的作用效果进行对比,仿真和实验结果表明该控制策略能够在提升母线电压动态调节特性的同时,增强惯性调节和阻尼效果,在负载切换或分布式发电单元输出功率波动时维持直流微电网稳定运行。     

基于多模式控制的储能用双向Buck-Boost DC/DC变换器

由于各种分布式能源的大量接入，电网需要加入储能单元以平抑潮流的波动。储能系统中，为了在宽输入、输出电压范围的情况下实现高效双向电能转换，探讨一种基于多模式控制的双向Buck-Boost DC/DC变换器。当输入电压显著高于输出电压时，变换器工作在Buck模式，采用谷值电流控制。当输入电压显著低于输出电压时，变换器工作在Boost模式，采用峰值电流控制。当输入电压接近输出电压时，变换器工作在Buck-Boost组合模式，采用移相控制来实现平滑过渡。为了实现高精度的输出和快速的动态响应，控制环路采用二型补偿器。通过Buck模式和Boost模式小部分重叠工作的方式，消除了传统Buck-Boost变换器在模式切换时存在的断续现象。制作的1 kW实验样机具有97.5%的峰值效率以及Buck模式与Boost模式平滑切换的特点。