Buck变换器的电流型单周期控制方法

本文首次提出一类适用于DC-DC变换器的电流型单周期控制方法,包括电流~+-单周期控制(C~+-OCC)、电流~--单周期控制(C-OCC)、电流-单周期控制(C-OCC)。文中首先介绍了Buck变换器的电流型单周期控制原理,然后利用状态空间平均方法建立其小信号模型,在此基础上对它们进行了仿真,并对结果进行了对比分析,最后进行了实验研究,给出了相关实验结果。仿真和实验结果表明:C~+-OCC控制具有更优的动态负载性能。当输入电压变化时,C~--OCC控制Buck变换器的输出电压会减小,这与其他两种控制方法明显不同。综合起来看,C~+-OCC控制具有更优的性能。     

单电感双输出Buck变换器的微分平坦控制

为克服传统PI控制单电感双输出SIDO(single-inductor dual-output)开关变换器输出端存在交叉影响严重、暂态响应速度慢等问题,提出一种降维状态观测器补偿的微分平坦控制策略。首先根据微分平坦理论,分别设计支路开关管的电压控制和主开关管的电流控制,并对平坦输出量采用PI控制器进行误差反馈补偿。其次根据变换器的状态空间平均模型,对负载电流设计降维状态观测器,并将观测值作用于平坦系统,以提升系统暂态性能。最后搭建了实验平台进行验证,结果表明,所提控制具有更快的暂态响应速度,同时有效减小了交叉影响。     

脉冲序列控制DCM Buck变换器输出电压纹波研究

针对脉冲序列控制开关DC-DC变换器的非线性控制特性导致输出电压纹波较大,研究脉冲序列控制方法,并对工作于电感电流断续模式的脉冲序列控制Buck变换器进行分析.该方法通过调整两组预先设定的控制脉冲的组合,实现开关变换器输出电压的调整,针对其控制特性研究存在滤波电容等效串联电阻时变换器在不同工作状态下的脉冲序列组合方式,最后基于现有的纹波分析方法分析其实际情况下输出电压纹波特性,为脉冲序列控制的实际应用提供参考.仿真实验结果表明脉冲组合及纹波分析的结论与实际相吻合.     

单电感双输出CCM Buck变换器输出交叉影响分析

以工作于电感电流连续导电模式(continuous conduction mode,CM)的单电感双输出(single-inductor dual-output,IDO)Buck变换器为研究对象,采用时间平均等效电路方法,给出SIDO CCM Buck变换器的直流电压增益及系统的输出/控制、交叉影响、耦合等传递函数。在此基础上,得到一种分析SIDO CCM Buck变换器交叉影响的功率级小信号模型。论文建立电压控制SIDO CCM Buck变换器的闭环小信号模型,分析变换器两路输出负载变化对两路输出支路的交叉影响。最后,通过仿真和实验结果验证理论分析的正确性。     

共模-差模电压型控制连续导电模式单电感双输出Boost变换器交叉影响特性分析

该文以单电感双输出(SIDO)Boost变换器为研究对象,详细分析电感电流工作于连续导电模式(CCM)的共模-差模电压型(CMV-DMV)控制SIDOBoost变换器的工作原理。采用时间平均等效电路建模方法,推导主电路的控制-输出、输出阻抗、交叉影响阻抗等传递函数。在此基础上,建立CMV-DMV控制CCMSIDOBoost变换器的闭环小信号模型,并利用Bode图从频域的角度分析变换器两条输出支路在不同输出电压等级下的交叉影响特性。研究结果表明,在两路输出电压不等时,CMV-DMV控制CCM SIDO Boost变换器的高压输出支路对低压输出支路的交叉影响较小;在两路输出电压相等时,先导通输出支路对后导通输出支路的交叉影响较大。实验结果验证了理论分析的正确性。     

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。     

单周期控制Buck变换器输入电压调整率改善策略

在阶跃输入电压的作用下,单周期控制的Buck变换器的输出电压会产生一定的偏差,无法实现理论上对输入电压扰动的完全抑制。深入分析后发现是由于单周期控制器的硬件延迟所致。在此基础上提出了一种改进型的控制策略,并给出了理论推导和仿真验证。相比于传统策略,该策略在控制环路中增加了积分器输入电压发生环节和参考电压发生环节,可以基本实现对输入扰动的完全抑制,有效地提高了单周期控制Buck变换器的输入电压调整率。     

VIENNA整流器单周控制输出电压波动机理分析及改进

本文在深入分析已有VIENNA整流器使用单周控制时，输出总电压波动及输出电压不平衡的原因的基础上，提出了一种新的控制方法，将单周控制对功率因数校正电路解耦的思想与滞环电流控制相结合。与原有方法相比，对电感等器件要求低，控制电路比较简单，并且能够很好地实现输出电压的平衡，可靠地对电路进行控制，解决单周控制在某些时候输出电压不稳定的情况。计算及仿真结果均证明它可以较好地改善电路的性能。     

V2-OCC控制Buck变换器

提出一种新型DC/DC控制方法,即V2-OCC控制。首先介绍了其工作原理,然后利用状态空间平均方法建立了V2-OCC控制Buck变换器的小信号模型。在此基础上,对V2-OCC控制和电压控制Buck变换器进行了频域仿真,并对结果进行了对比分析,最后进行了实验研究并给出了相关实验结果。仿真和实验结果表明,V2-OCC控制比电压控制Buck变换器具有更好的抗输入电压扰动能力和更好的动态负载性能。     

单周控制双Buck型电压源换流器

为了改善轻型直流输电网络的波形质量,目前电压源换流器使用较多的高频开关器件,导致损耗加大,成本增高,限制了其实际应用.该文提出了一种双Buck型电压源换流器（BVSC）,该BVSC由一组双Buck变换器和一个工频逆变桥组成,仅用两个高频开关,即可取得较好的输出波形,大大降低了系统成本.同时文中提出了基于单周控制的控制策略实现换流器输出电流与电网电压同相,应用简单的控制电路可以实现单位功率因数.实验结果证明了单周控制双Buck换流器的正确性和实用价值.     

BUCK变换器的电流型单周控制方法

本文首次提出一类适用于DC-DC变换器的电流型单周控制方法,包括电流+-单周控制(C+-OCC)、电流--单周控制(C--OCC)、电流-单周控制(C-OCC)。首先介绍了BUCK变换器的电流型单周控制原理,然后利用状态空间平均方法建立了小信号模型,在此基础上进行了仿真,并对结果进行了对比分析,最后进行了实验研究,给出了相关实验结果。仿真和实验结果表明：C+-OCC控制具有更优的动态负载性能。当输入电压变化时,C--OCC控制BUCK变换器的输出电压会减小,这与其它两种控制方法明显不同。综合起来看,C+-OCC控制具有更优的性能。     

单周期控制PFC变换器电流相位滞后及其补偿

研究了单周期控制功率因数校正变换器的输入等效电路,指出了单周期控制功率因数校正变换器存在相电流滞后于相电压的基波相移问题。结合输入等效电路提出了控制开关管端电压以减小基波相移的电流滞后相位补偿方案,推导了不同基波相移时开关管端电压应满足的幅值及相位条件;在此基础上,结合单周期控制功率因数校正变换器的数字控制方案,给出了补偿方案的实现方法及设计实例,并研究了采用补偿方案时系统的稳定性。论文建立的输入等效电路能更准确地反映单周期控制功率因数校正变换器的输入特性;实验验证了提出的电流相位滞后补偿方案能够减小基波相移量,提高基波位移因数。     

单周期控制Boost PFC变换器

单周期控制是一种用于功率变换器的新型非线性控制策略,当输入电压发生扰动或负载快速变化时,仅在一个周期内就可实现控制目标。简要分析了单周期控制的控制机理,并在Boost变换器中采用了这种新颖的控制方法用于功率因数校正。基于IR1150研制了一台3kVA的功率因数校正实验样机,给出了设计实例和实验结果。实验结果表明,该变换器的控制方法简单、可靠和通用。     

单周期控制Boost PFC变换器

单周期控制是一种用于功率变换器的新型非线性控制策略，当输入电压发生扰动或负载快速变化情况时．仅在一个周期内就可实现控制目标。本文将单周期控制引入Boost变换器，实现了功率因数校正。在阐述单周期控制原理的基础上．总结了单周期控制实现的控制目标。详细给出了单周期控制Boost变换器实现功率因数校正的控制目标和实现方式。实验结果表明，单周期控制适用于Boost变换器实现功率因数校正。     

Buck DC/DC变换器的输出纹波电压分析及其应用

为使Buck变换器以较小的电感达到期望的输出纹波电压指标并满足本质安全要求,在输入电压?负载构成的平面上,按电感的取值将Buck变换器划分成四个工作区域,求出其在各个区域的输出纹波电压极大值;指出在变换器输出电流最大的情况下,如果电感的取值使得变换器在输入电压最低时处于连续导电模式(CCM),而在输入电压最高时处于不连续导电模式(DCM),则输出纹波电压极大值最高;最小负载电阻和最高输入电压所对应的CCM和DCM的临界电感,即为整个工作范围内使输出纹波电压极大值最低的最小电感.实验结果验证了理论分析的正确性.     

同步Buck型开关电源纹波电压抑制方法

通过建立和分析同步降压型(Buck)开关电源小信号平均模型,阐述了连续电流模式下同步降压开关电源纹波电压的产生原因,并给出其抑制方法.仿真分析及实际应用证明,该法能有效减小纹波电压,适合于工程应用.     

改善矩阵变换器低电压输出性能的研究

提出了一种改善矩阵变换器低电压输出性能的控制策略.与传统的双电压合成调制策略相比,在一个采样周期内,其参考输出线电压由一中间输入线电压和一最小输入线电压脉冲形成,大大减少了低电压输出时窄脉冲的数量,从而使因PWM脉宽小于开关换流所需时间引起的电压误差减少,输出电压、输入电流的谐波大为减少,改善了矩阵变换器低电压输出时的控制性能.通过仿真验证了该控制策略的正确性.     

基于单周期控制的移相全桥谐振变换器

文章介绍的移相全桥谐振变换器拓扑,结构简单、成本低、效率高,容易实现软开关和较低的电磁干扰。输出部分采用Class- E倍流谐振整流器,这种整流器适合工作于高频谐振变换器拓扑,具有低损耗、高效率、低EMI的特点,且其倍流式结构适合于低压大电流输出电路。控制部分采用单周期控制方法,能有效提高电源的动态响应。文中分析了这种移相全桥变换器的工作原理,并给出了仿真电路图,最后用实验结果验证了理论和仿真分析的正确。