DC/DC变换器数字控制方法研究

传统PID控制方案在变换器的数字控制中仍发挥重要的作用,但先进的控制算法与传统控制相结合将是日后数字控制的主流。以DC/DC变换器为控制对象,在常规PID控制的基础上分析了改进型PID控制方法,如积分分离PID、不完全微分PID。另外针对参数自适应PID控制方法进行了研究,分别比较了不同的控制方法在相同和不同条件下的控制性能。实验结果证明,基于数字控制的先进控制方法使得变换器具有更好的动态性能。     

DC／DC变换器数字PID控制方法研究

本文介绍了Dc／DC变换器数字PID控制方法,对增量式和位置式数字PID控制算法进行比较研究。以DC／DC变换器为控制对象,根据硬件条件确定采样周期,运用极点配置方法整定比例、积分、微分系数,通过MATLAB仿真对整定参数进行修订,最后采用抗积分饱和PID算法完成系统控制。实验结果证明：所整定的参数能使系统运行平稳,满足系统所要求的静、动态特性。     

智能积分自调整模糊控制在DC/DC变换器中应用

提出了一种用于DC/DC变换器的模糊PID混合控制策略,该方法只需测量DC/DC变换器的输出电压,然后由智能积分环节和自调整模糊控制器并联得到控制量,并且基于8位微控制器PIC16F877实现了这种控制策略。实验结果表明,该控制方法不但能使DC/DC变换器输出电压启动速度加快,超调量小无静态误差,而且易于实现,通用性好,具有实用价值。     

自适应下垂控制的三电平DC/DC并联均流方法研究

分析传统下垂控制的三电平DC/DC变换器多模块并联均流电压偏差较大,且各并联模块功率不均分的原因,提出了一种自适应下垂控制的三电平DC/DC变换器多模块并联均流控制方法。通过实时采集各并联变换器的电压和电流,建立变换器下垂系数与负荷功率之间的数学模型,自适应调整下垂系数使直流母线电压跟随给定值。构建直流微电网仿真模型,在相同工况下利用MATLAB/Simulink软件平台,仿真分析传统下垂控制和自适应下垂控制对三电平DC/DC变换器多模块并联直流母线电压降落和功率分配进行对比分析,验证了自适应下垂控制对三电平DC/DC变换器多模块并联的可行性,实现了不同额定功率的三电平DC/DC变换器间的“功率均分”,同时极大的改善了由于线路阻抗导致的电压降,提高了直流母线的电能质量。     

自适应下垂控制的三电平DC/DC变换器并联均流方法研究

分析传统下垂控制的三电平DC/DC变换器多模块并联均流电压偏差较大,且各并联模块功率不均分的原因,提出了一种自适应下垂控制的三电平DC/DC变换器多模块并联均流控制方法。通过实时采集各并联变换器的电压和电流,建立变换器下垂系数与负荷功率之间的数学模型,自适应调整下垂系数使直流母线电压跟随给定值。构建直流微电网仿真模型,在相同工况下利用MATLAB/Simulink软件平台,仿真分析传统下垂控制和自适应下垂控制对三电平DC/DC变换器多模块并联直流母线电压降落和功率分配进行对比分析,验证了自适应下垂控制对三电平DC/DC变换器多模块并联的可行性,实现了不同额定功率的三电平DC/DC变换器间的"功率均分",同时极大地改善了由于线路阻抗导致的电压降,提高了直流母线的电能质量。     

基于2型模糊集小脑模型的DC/DC变换器控制系统

随着新能源行业的不断发展,DC/DC变换器越来越多地被运用于各行各业,而DC/DC变换器在负载的效率直接影响到整个系统的效率。因此针对DC/DC变换器,以BUCK电路为例,设计了一种基于滑模区间的2型模糊小波的小脑模型关节控制器(T2WFCMAC)的控制系统。该系统包括主控制器和鲁棒补偿控制器。主控制器是T2WFCMAC,用于模拟理想控制器,鲁棒补偿控制器用于补偿主控制器和理想控制器之间的逼近误差。为了提高控制系统的鲁棒性,采用滑动模态超平面,利用梯度下降法得到了T2WFCMAC参数调整的自适应律。通过李雅普诺夫函数来验证控制系统的稳定性。最后,通过搭建试验平台,验证该方法在负载电阻变化情况下是否比传统PID控制和普通模糊控制更加有效。     

基于混沌粒子群优化算法的数字PID参数整定

移相全桥零电压(PS-FB-ZVS)PWM DC/DC变换器是变换器的一个研究热点。针对PID控制器参数的整定及自适应调整难以达到最优状态,使控制结果出现较大的超调量,在此利用混沌粒子群优化算法(ChaosParticle Swarm Optimization,简称CPSO)、原始粒子群优化算法和遗传算法对变换器的数字PID控制器参数进行了整定,得到评价函数值收敛趋势图和系统的单位阶跃响应曲线,并利用PID参数整定结果得到输出电压动态响应曲线。通过分析几种算法整定PID参数的结果,表明CPSO具有更好的优化效果。     

燃料电池用大升压比DC/DC器双闭环控制

为提高燃料电池用大升压比DC/DC变换器的抗扰性能,提出一种参数自调整双闭环控制器.电流内环采用增益补偿和动态自调整PI参数方法,以消除宽范围电压输入引起的不良控制效果,并提高对负载大范围变化的自适应能力;电压外环采用一种模糊推理与变参数PI控制相结合的方式,组成复合电压控制器,其动态调节划分为线性、模糊和复合3个控制...     

反馈控制型PWM DC/DC变换器的建模分析与混沌控制

利用拉氏变换求解方法建立反馈控制型PWM DC/DC变换器离散迭代模型,与以前的平均模型对比,证明此方法的先进性,并利用它进行分析.把自适应控制方法和参数同步的概念应用到DC/DC变换器的混沌控制当中,利用Matlab仿真软件和电路实验证明它的先进性和有效性.     

基于模糊PID算法的半桥DC/DC控制器的优化设计

针对电压反馈型半桥(VCHB)DC/DC变换器的优化控制问题,提出了一种基于模糊推理理论的新型比例积分微分(PID)控制器。基于模糊PID控制器的工作原理和被控对象变化特征的分析,确定了模糊PID控制器的结构,建立了详细有效的规则库模型,实现了模糊PID参数的在线自整定。通过分析、比较模糊PID控制器与PID控制器对半桥DC/DC变换器控制的软件仿真和硬件电路实验结果,证明了所提新型模糊PID控制器具有改善控制系统的稳定性和自适应性的能力。     

车载充电PWM软开关DC-DC变换器研究综述

作为车载充电机的关键部分,DC-DC变换器直接影响其运行效率,近年来,众多学者围绕PWM软开关DC-DC变换器开展研究并已取得可供借鉴的研究成果,旨在实现DC-DC变换器在整个充电过程中的高效运行。针对车载充电系统,首先指出DC-DC变换器设计要求,并分析传统原边移相控制全桥DC-DC变换器固有的不足,再从主电路拓扑、驱动方式和控制策略三个方面,详述车载充电机中PWM软开关DC-DC变换器研究进展。最后,剖析现有PWM软开关DC-DC变换器技术方案的优势与不足,并指出未来工作方向以实现DC-DC变换器系统效率全面提升。     

一种通用高精度DSP控制的Buck变换器设计

基于DSP高性能模数(A/D)转换器和脉冲宽度调制器(PWM)的功能,设计了一种通用的数字PID控制的Buck变换器。在完成主电路设计的基础上,讨论了PWM控制理论的基本原理。通过分析DSP的PWM产生方式和PID控制算法,设计了一种通用的数字PID控制器。详细解析了数字PID控制器的设计过程并制作了试验样机进行实验。静态测试表明,当Buck转换器的输入电压和负载改变时,输出电压的稳态值变化范围非常小;动态测试表明,当Buck转换器的输入电压和负载快速跃变时,其输出电压波动峰值很小且能迅速恢复。提出的通用高精度DSP控制的Buck转换器具有控制精度高、动态响应快和强鲁棒性等特点,为大功率数字DC-DC通用化设计提供了思路。     

Microsecond nonlinear model predictive control for DC-DC converters

In this paper, we present a novel nonlinear model predictive control (NMPC) formulation for the transient control of a DC-DC converter. We demonstrate that a real-time implementation of the proposed NMPC scheme using the PANOC solver can be efficiently applied to control DC-DC converters in the microsecond range. Moreover, an embedded, code-generated version of PANOC can be implemented using microcontrollers or digital signal processors. The algorithm is incorporated in the transient simulator of PWM DC-DC converters, and the operation of the simulator on the boost converter's example is presented, comparing the performance of our NMPC-controller with that of a classical PID controller. The operation of the boost converter controlled using the proposed NMPC algorithm is validated experimentally.     

双向DC-DC变换器的控制模型

双向DC-DC变换器在不同的功率流向时，存在不同的控制模型。有学者认为，对于能量双向流动的闭环系统，单电压环补偿不能实现闭环稳定工作，而状态反馈可以实现闭环稳定。该文以Buck／Boost双向DC-DC变换器为例构建试验平台，通过双向控制模型的分析，采用PID补偿环节的单电压闭环实现了BDC系统闭环稳定，并进行了试验验证，试验系统的稳定和良好动态性能说明该文分析正确。     

直流微网变增益专家自抗扰控制

直流微网在分布式发电的有效利用中发挥重大作用。为解决直流微网中存在的实时扰动影响双向DC-DC变换器控制效果从而恶化电能质量的问题,提出了一种变增益专家自抗扰稳压控制。首先,在状态观测器理论下设计专家系统,将其与扩张状态观测器有机结合,并且引入动态调节因子实现观测器增益的在线优化。其次,利用系统在抗扰过程中的观测绝对误差与控制强度需求制定专家规则与变增益自抗扰控制策略,给出动态调节因子取值范围。并且在观测跟踪性能、抗扰频域特性、噪声抑制、时变增益对系统抗扰性的影响等方面进行了理论分析,表明所提出的控制策略能够有效提升系统性能。最后,经过仿真和实验验证,使用变增益专家自抗扰控制在多种工况下的性能均优于传统双闭环PI与LADRC控制。     

自抗扰控制及其在DC-DC变换器中的应用

本文将自抗扰控制引入DC-DC变换器中,详细介绍了自抗扰控制器的原理和结构,并提供了调制Buck-Boost DC-DC变换器的仿真参数及硬件电路实验.通过对该变换器模型参数改变和外部扰动的仿真和实验研究,证明自抗扰控制对电力电子变换器这类非线性系统和不稳定对象具有良好的控制效果,对其外扰及对象模型参数的变化具有良好的适应性和鲁棒性.此方法不仅克服了经典PID控制的缺点,又保留了其结构简单,鲁棒性强的优点,是一类很有发展前景的控制策略.     

一种改善DC-DC变换器动态性能的数字控制方式

针对低压大电流DC-DC变换器负载经常变化的特点,以动态过程输出电压超调量最小和调节时间最短为目的,提出了一种改善DC-DC变换器动态性能的数字控制方式。将变换器在负载变化时的暂态过程分为两个阶段,在每个阶段内对占空比进行直接设置,使开关处于一直导通或一直关断的状态,通过计算两个阶段转折点的输出电压并与采样电压比较以决定开关的状态。该控制方式在负载突变时和计算开关状态时间的最优控制方式有同样的性能,而算法的实时计算量却大幅降低。实验结果表明分段控制可以有效改善DC-DC变换器的动态性能。     

一种新型三电平双向DC-DC变换器

三电平桥式电路中开关管承受的电应力比普通桥式电路中开关管承受的电应力减小一半,结合三电平电路结构的优点,省去了传统三电平双向DC-DC变换器中的一对飞跨电容,提出了一种新型三电平双向DC-DC变换器。该新型三电平双向DC-DC变换器使电路中开关管电应力减小,谐波成分降低。利用交错移相的控制策略进行控制,使得新型变换器中所有开关管均能实现零电压开关(ZVS)。通过2.4 kW的样机试验验证,提出的新型三电平双向DC-DC变换器性能优良,与传统的双向DC-DC变换器相比,效率有了显著提升。     

模块化多电平DC-DC变换器研究综述

模块化多电平结构相比常规箝位型多电平和级联型多电平结构,具有更好的模块化设计、高压应用、多电平输出等性能。基于模块化多电平结构的DC-DC变换器特别适合中高压大容量直流输配电及新型直流负载供电。首先介绍了模块化多电平结构的组成及特点;其次对现有模块化多电平DC-DC变换器的主要拓扑结构及相应的调制控制方法进行了详细的总结梳理,并分析了变换器的故障隔离保护机制;最后对模块化多电平DC-DC变换器的研究难点及前景进行了展望。已有的研究表明,模块化多电平DC-DC变换器以其优越的电能变换性能,在价值需求的牵引下必然引领新的直流输配电技术的革新高潮。