全桥隔离DC/DC变换器相移控制归一化及其最小回流功率控制

全桥隔离DC/DC变换器是未来无工频牵引变压器电力牵引传动系统的一个重要组成部分。重点研究其广泛采用的相移控制方法。首先,提出一种三重相移控制方法,分析该方法与已有相移控制方法的内在联系,统一全桥隔离DC/DC变换器的相移控制方法;其次,为提高系统效率,全面分析变换器中存在的回流功率,并给出最小回流功率控制方法,通过引入一个中间变量,该方法相对于已有控制算法,无需负载侧电流传感器,并有效地降低了控制系统运算复杂度;最后,研制1.5 k W小功率实验平台并进行实验验证,实验结果表明,所提出的最小回流功率控制方法在额定功率附近显著减小了系统回流功率,提高了系统的效率。     

基于虚拟频率的隔离型双向AC/DC变换器最小电流应力控制策略

针对隔离型双向AC/DC变换器提出一种基于虚拟频率的最小电流应力控制策略。首先,分析了三重移相(triple phase shift,TPS)控制方法的开关特性,并设计了基于TPS的移相全桥最小电流应力控制算法。然后,针对输出功率与移相比呈非线性的特点,提出虚拟频率控制方法,该算法不仅可以将非线性控制简化为线性化,还可实现交直流变换器单级转换,有效减小中间母线电容,降低系统电流应力。最后,基于TMS320F28335的实验平台对所提出的控制策略进行了实验验证。实验结果表明,当功率双向传输时,所提控制策略能有效地减小变换器的电流应力。     

双向有源桥式DC/DC变换器的相移控制对比研究

针对双向有源桥式(DAB)DC/DC变换器在单相移控制中电流应力大、效率低的缺点,对比研究了在单相移控制和双重相移控制下DAB DC/DC变换器的电流应力和效率。首先对两者进行原理分析,然后进行功率调节和电流应力的理论推导,使用Matlab工具直观显示单相移控制和双重相移控制下的功率与相移量的关系,以及电流应力与相移量之间的关系,对比发现,双重相移控制下的功率调节范围、电流应力明显优于单相移控制。最后在基于TMS320F28335控制器的DAB DC/DC变换器实验平台进行了对比实验,实验结果验证了理论推导的正确性。     

双向DC/DC变换器的改进相移控制设计

改进相移控制的双向DC／DC变换器结合了PWM和相移控制的优点，减小了变换器的电流应力，拓宽了软开关范围，提高了变换器的效率。详细介绍了控制电路的设计方法，最后给出了实验结果。     

双向全桥DC/DC变换器电流应力和回流功率优化

针对双有源桥(DAB)DC/DC变换器工作于Buck模式下产生的回流功率和电流应力升高的问题,提出了一种基于拉格朗日乘数法的改进扩展移相(EPS)控制方法。根据DAB DC/DC变换器的拓扑结构建立DAB电路的等效模型,确定优化的约束条件。通过约束条件建立拉格朗日函数,求解DAB电路最小回流功率的工作点,进而得到改进EPS控制内移相比与外移相比的变化关系并且确定了控制方法的流程。通过实验对所提改进EPS控制方法进行验证,实验结果表明该控制方法可以同时维持DAB DC/DC变换器输出功率恒定,降低回流功率和电流应力。     

高性能模糊PID控制DC/DC变换器

针对DC/DC变换器这种强非线性系统,提出了一种模糊PID控制器,它基于优化的PID控制器,通过模糊控制对PID控制器进行增益调节.现以TMS320F240 DSP为核心控制器件,以Buck变换器为实验平台,设计了系统硬件电路.计算机仿真和实验结果证明,该控制策略有很好的控制性能,且算法实现比较简单,同时控制模块的设计简单,可靠性高,是一种较实用、易实现的控制算法.     

基于数字预测非线性PID的模块化DC/DC变换器研究

模块化设计是提高系统可靠性、维修性,降低生产成本的一种基本方式。本文对模块化的DC/DC变换器进行了建模和仿真,在对几种常规反馈控制算法比较的基础上,提出了一种基于数字预测的非线性PID算法,仿真和实验结果表明,该控制算法的性能较常规控制算法有较大的提高。最后设计了基于DSP的系统软、硬件部分,并给出了实验结论。     

基于扩展相移的双有源全桥DC-DC变换器多目标优化控制方法

文中以双有源全桥DC-DC变换器为研究对象,为了同时提高变换器的效率和动态性能,提出一种基于扩展相移的优化功率控制方法。通过全面分析变换器在扩展相移下的相移量关系以获取电流应力的全局最优解来进一步提高变换器效率。同时,通过引入虚拟电压分量对变换器的传输功率进行在线估算以提高其对于负载突变及输入电压突变时的响应能力。此外,该方法不需要储能电感等电路参数参与控制,增加了控制系统的兼容性和可移植性。最后,对所提出的扩展相移优化功率控制方法、双重相移的电流应力优化及传统扩展相移的电流应力优化算法进行对比实验验证。实验结果表明:该方法可以进一步地减小电流应力,提高变换器的效率,同时可显著地提高变换器对于输入电压突变和负载突变时的动态特性。     

具有短路限流能力的大变比DC/DC变换器

提出了一种具有短路自动限流和功率双向流动特性的大变比DC/DC变换器,该变换器适合作为接口电路用在高、低压直流线路之间。该DC/DC变换器以三电平方式工作,通过调节占空比和相移,可以改变其传输功率,并且可以实现功率的双向流动;电路以梯形波电流工作,实现了部分软开关,效率较高;在发生直流短路的情况下,流过开关管的电流峰值与正常工作时相等,实现了自动的短路保护。基于以上特点,设计了一个输入电压为12 kV、输出电压为1 kV、传输功率为100 kW的变换器,通过仿真研究验证了理论分析的正确性。     

PWM加相移控制的双向DC/DC变换器

该文提出了一种PWM加相移控制的双向DC／DC变换器。该变换器结合了PWM和相移这两种控制技术优点，不但可以减小变换器的电流应力和通态损耗，而且可以拓宽零电压开关的范围。该文详细地介绍和分析了变换器的工作原理，给出零电压开关的条件，最后给出了实验结果。     

一种新型数字控制全桥DC/DC变换器的设计

传统的模拟控制DC/DC变换器,其控制方法单一,硬件电路结构复杂,因此极大地制约了电源效率的提高和电源硬件成本的缩减.本文提出了一种电源数字化控制方案,采用了一种先进的电路拓扑并结合ARM处理器设计了一种全数字控制方法.该方案可以有效地减小电源的体积,降低电源的成本,提高电源的效率.本文的零电压零电流变换器拓扑结构合理...     

基于导抗网络的DC/DC变换器及其控制策略

根据在高频脉冲交流环节逆变器(HFPALI)中实现稳定直流供电的这一需求,分析了HFPALI的特性和LCL-T导抗网络的具体特征,提出了一种与HFPALI公用高频方波逆变器的DC/DC变换器。分析了该DC/DC变换器的工作模态,给出了主要工作波形,推导出了该DC/DC变换器的输出电压表达式。在控制方面,HFPALI的并网电流控制采用周波变换器实现,DC/DC变换器的直流输出电压通过相移高频逆变器的驱动信号来实现,因此并网电流控制与直流电压控制相互独立,据此特性,提出一种基于数字信号处理器(DSP)的相位移动方法。仿真和实验结果表明,所提出的带DC/DC变换器的HFPALI系统能稳定运行。     

基于PFF控制的双向DC/DC变换器的研究

以推挽全桥双向DC/DC变换器为研究对象,分析了其能量可双向流动的可行性,重点介绍了比例-前馈(PFF)控制算法在推挽全桥双向DC/DC变换器中的应用,并与PI控制算法进行了对比分析。根据推挽全桥双向DC/DC变换器的硬件条件,采用了同步整流技术。针对变换器的升压软起动问题,提出了一种根据电感电流控制占空比的升压软起动方法,仿真结果证明其能够有效防止升压起动时电感饱和的问题。最后,通过实验验证了所提控制方案的正确性和可行性。     

双向全桥串联谐振DC/DC变换器扩展相移控制的全局优化方法

基于传统基波等效法建立的双向全桥串联谐振(dual bridge series resonant,DBSR) DC/DC变换器模型准确度不高,导致控制存在误差,变换器的工作效率降低。文中采用分段分析法建立DBSR变换器在扩展相移(extended phase shift,EPS)控制下的模型,能够准确描述变换器的特性。传统单相移控制下变换器的回流功率和开关损耗较大,导致变换器工作效率降低,而文中提出一种基于EPS控制的全局优化控制方法,能有效降低回流功率和开关损耗。首先分析双向全桥串联谐振DC/DC变换器的回流功率原理,建立回流功率的优化控制模型;然后结合软开关条件及考虑死区时间下的完全软开关特性,建立双向全桥串联谐振DC/DC变换器的全局优化控制算法;最后,在基于TMS320F28335控制器的实物实验平台上,对所提方法与传统方法在宽电压增益下以及全功率范围内进行实验对比。实验结果表明：与传统基波分析法相比,所提建模方法具有更高的准确度,且所提的优化控制方法可以有效降低回流功率,显著降低变换器的开关损耗,能够大幅提升变换器的传输效率。     

全桥隔离DC/DC变换器的直接功率控制方法

以无工频变压器电力牵引传动系统为应用背景,对其中的全桥隔离DC/DC变换器开展研究。在电力牵引传动系统中,单相网侧脉冲整流器直流输出电压中含有二倍电网频率的电压脉动,该二倍频脉动可能会引起电机中的拍频现象。因此,为减小该二倍频电压脉动对DC/DC变换器输出电压的影响,研究全桥隔离DC/DC变换器在输入电压动态变化时的高性能控制方法非常必要。为提高全桥隔离DC/DC变换器在输入电压脉动以及突变情况下的动态响应性能,基于单相移控制方法,提出了一种直接功率控制方法,并进行了详细的分析。最后,基于RT-LAB和赛灵思XC3S500E的半实物仿真平台和基于TMS320F28335控制器的实物实验平台对所提出的控制方法进行验证,半实物仿真和实物实验结果表明:在输入电压突变、输入电压含有脉动和波动的情况下,该直接功率控制算法能有效提高输出电压的动态性能,减小输入电压扰动对输出电压的影响。     

一种改进的双向全桥DC/DC变换器双重移相调制

为减小隔离双有源全桥DC/DC变换器在传统双重移相(DPS)调制下非重载区较大的回流功率和电流峰值,这里提出一种改进的DPS(NDPS)调制策略。NDPS调制相比于传统DPS调制在非重载区基本无回流功率,且在相同的传输功率下大大减小了电流峰值,进而提高了变换器的效率。这里重新定义了NDPS的两个移相自由度,建立了NDPS调制的传输功率、回流功率和电流应力数学模型,并对比分析了NDPS和DPS调制在同一传输功率下的回流功率和电流峰值。通过对比分析可知,NDPS调制有效减小了在非重载区的回流功率和电流峰值,进而有效提高了变换器运行效率。最后通过实验验证了该移相调制策略的有效性。     

全桥隔离DC/DC变换器相移控制方法研究

隔离DC-DC变换器作为电力电子变压器机车牵引变流器的重要部分。重点对全桥拓扑的相移控制算法开展了研究。首先,分析了变换器的拓扑及其工作原理,并建立了基于开关函数的变流器数学模型。然后,分别对传统相移控制、扩展相移控制以及双重相移控制三种典型相移控制方法进行了理论对比研究,分析了变换器中存在回流功率的现象,并给出了满足最大输出功率时相应相移量的最佳取值范围。最后,研制了1.5 k W小功率实验平台并进行了实验验证,实验结果表明:与传统相移控制相比,扩展相移控制和双重相移控制均可以提高系统效率,且双重相移控制系统效率最高,在额定工作状态下,系统效率可达到93%。     

基于预测模糊PID控制的航空DC/DC变换器设计

针对高性能的航空静止DC/DC变换器采用的数字控制系统存在的延迟问题,提出一种基于预测模糊PID控制策略的DC/DC变换器实现方法.选用双管正激电路(TTFC)为主功率电路,采用DSP芯片TMS320LF2407为主处理单元,对系统的硬件、软件进行设计,调试出一台500W的DC/DC变换器原理样机.实验结果表明,该控制器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,控制效果良好,样机的性能基本达到预期技术指标.     

一种并联输入并联输出的宽范围双向隔离DC/DC变换器

目前,DC/DC变换器广泛应用于新能源发电、电动汽车以及锂电池化成分容等领域。针对低压大电流双向功率传输应用场合,提出了一种输入并联输出并联的宽范围双向隔离DC/DC变换器。该变换器由2个相同的两级式DC/DC变换器组成,前级采用高效率LLC谐振变换器作为直流变压器,以实现电气隔离;后级采用交错式Buck/Boost变换器,保证宽范围电压输出和高动态性能。所提变换器能够实现功率的双向传输,且采用了一种功率方向改变时,无需进行功率流向判断与开关逻辑切换的调制策略,简化了系统的控制策略并提高可靠性。设计了1台3 kW的实验装置,实验结果验证了所提变换器及其控制方法的可行性和有效性。     

一种基于离散观测器的DC/DC变换器参数在线辨识方法

针对功率变换器参数在线辨识问题,提出了一种新的基于离散观测器的DC/DC变换器主电路参数非侵入式在线辨识方法。基于Lyapunov函数提出了一种用于离散系统参数辨识的观测器算法,进一步引入模型噪声估计使得观测器能够适用于经低速采样离散化的混杂系统的参数辨识。为将提出的观测器应用到DC/DC变换器参数辨识中,以Buck变换器为例给出了DC/DC变换器离散模型的建立方法。在此基础上,设计了用于Buck变换器主电路参数辨识的离散观测器。观测器根据电感电流、输出电压以及控制器输出即可对滤波电感及其等效串联电阻、滤波电容及其等效串联电阻、负载等效电阻等多个参数进行在线辨识。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。