三相单管Boost PFC变换器的变频控制方法研究

三相单管Boost功率因数校正(PFC)变换器工作在电感电流断续模式(DCM),以实现PFC。开关频率恒定,在工频周期内,如果占空比保持不变,其PF值相对较低,输入电流含有丰富的5次和7次谐波。本文提出一种变频控制方法,使变换器工作在临界导通模式。与传统定频控制相比,可以有效提高功率因数,降低输入电流谐波。     

二极管加电流互感器箝位的移相全桥DC/DC变换器

二极管箝位的移相全桥变换器工作在电感电流断续模式时,箝位二极管工作在硬关断状态,极易损坏,严重影响系统的可靠性。该文分析了该变换器的工作原理,提出二极管加电流互感器箝位的移相全桥变换器,该变换器能够有效地减小箝位二极管的导通时间,使其能够自然关断。详细分析了所提变换器的工作原理,给出主要参数的设计方法,并通过实验验证了原理分析的正确性。     

二极管加电流互感器箝位的移相全桥DC-DC变换器

二极管箝位的移相全桥变换器工作在电感电流断续模式(DCM)时,箝位二极管工作在硬关断状态,极易损坏,严重影响系统的可靠性。本文分析了该变换器的工作原理,提出了二极管加电流互感器箝位的移相全桥变换器,该变换器能够有效地减小箝位二极管的导通时间,使其能够自然关断。本文详细分析了该变换器的工作原理,给出主要参数的设计方法,并通过实验验证了原理分析的正确性。     

提高同步整流Buck变换器轻载效率的数字化控制方案分析

本文提出一种数字化混合控制方案,用于提高同步整流型Buck变换器的轻载效率。该方法重载时工作频率固定,轻载时能平缓地切换为恒定导通时间控制模式,以降低变换器的开关损耗。此外,不同于传统控制方法,所提方法根据驱动信号的导通时间和电感伏秒平衡关系精确预估电感电流过零点,使变换器工作于断续模式从而有效地降低轻载时的导通损耗。这确保同步整流Buck变换器在宽负载变化范围内有较高的转换效率。本文通过理论量化分析和实验对比验证了所提方法的可行性。     

基于开关电感的二次型Buck-Boost变换器

为降低基本二次型Buck-Boost变换器输入电感电流应力,提出一种基于开关电感的二次型Buck-Boost变换器。详细分析变换器在L₁-CCM、L₂-CCM、L₃-CCM下的能量传输过程,指出在该模式下电感L₁、L₂取值是否相等仅对变换器的工作模态有影响;对该模式下的基本关系进行推导,得出变换器电压增益,输入电感电流应力表达式,并分别给出电感L₁、L₂和L₃的连续导通模式(CCM)和断续导通模式(DCM)临界条件与临界电感取值。与基本二次型Buck-Boost相比变换器增益提高了两倍,输入电感电流应力降低了近一倍。最后,通过仿真和实验验证了所提电路的可行性和理论分析的正确性。     

单相PFC变换器的输入电流统一模型及功率因数的数字分析方法

以临界导通模式(Boundary Conduction Mode,BCM)Boost PFC变换器为研究对象,分析了输入电流的过零畸变现象,并得到了输入电流时域模型。综合平均电流模式Boost PFC变换器的输入电流模型,提出了单相PFC变换器输入电流的统一模型以及该模型下功率因数数字分析方法。相比于传统的功率因数数字分析方法,提出的方法在运算速度和准确度上有了很大的提高。制作了一台200W的BCM Boost PFC变换器样机,样机测试结果验证了提出的分析方法的准确性。     

提高降压变换器轻载效率的改进型恒定导通时间控制方法

本文提出一种数字化控制方法,用以提高恒定导通时间控制Buck变换器的轻载效率.不同于传统恒定导通时间控制方法,所提方法通过增大恒定导通时间控制Buck变换器轻载状态时的导通时间,以进一步降低变换器开关损耗、提高轻载效率.此外,所提方法无需增加外部传感检测电路,可直接根据开关频率变化来判断电感电流过零点,使变换器工作在电感电流断续状态以降低导通损耗.通过理论分析和相应实验验证了所提方法的可行性.     

基于改进恒导通时间控制的临界连续导通模式Boost功率因数校正变换器

为改善临界连续导通模式(BCM)Boost功率因数校正(PFC)变换器输入电流总谐波畸变率(THD),该文提出一种改进恒导通时间(COT)控制,分析改进COT控制对输入电流THD和变换器效率的影响;通过改进电流过零检测(ZCD)电路实现电感电流过零信号的提前检测,补偿信号传播延时的影响,缩短甚至消除反向谐振过程,改善输入电流THD的同时不增加控制的复杂度.最后,该文搭建一台160W BCM Boost PFC变换器实验样机,验证所提改进COT控制的可行性和有效性.     

混合导通模式并网逆变器的直接电荷量控制方法

逆变器的不连续导通模式(discontinuous conduction mode,DCM)所需滤波电感量小,可以实现开关管的软开通,因而能够有效地提高逆变器的效率及功率密度。但是,DCM下电流应力较高。针对这一问题,该文采用T型三电平电路构建LCL型并网逆变器,并使逆变侧电感工作于混合导通模式(mixed conduction mode,MCM)。逆变器在负载电流较小时工作于DCM,在负载电流较大时工作于梯形导通模式(trapezium conduction mode,TPCM),从而在实现软开关的同时,有效地减小了电流应力。DCM与TPCM都可以实现固定开关频率,但基于传统的状态平均模型难以实现控制器的设计。该文提出一种以桥臂输出的电荷量作为控制变量的电荷量模型。该模型为线性化的二阶模型,大大简化控制器的设计。基于该模型,该文提出了一种定开关频率的直接电荷量控制方法。最后,通过仿真和实验,验证所提出的建模与控制方法的优越性。     

恒定导通时间双频率控制开关变换器

本文提出并研究了一种新型开关变换器控制技术——恒定导通时间双频率(COT-BF)控制技术。COT-BF控制技术利用两组预先设定的具有相同导通时间但不同开关频率的控制脉冲,实现对开关变换器输出电压的调整。COT-BF控制器实现简单,无需误差放大器及其相应的补偿网络。本文以电感电流断续导电模式(DCM)Buck变换器为例,研究了COT-BF控制开关变换器的工作原理及控制策略,并进行了实验研究。实验研究结果表明,COT-BF控制DCM Buck变换器具有比传统电压型脉冲宽度调制开关变换器更快的瞬态响应速度和更低的电磁干扰。     

两开关伪连续导电模式Buck-Boost功率因数校正变换器

提出两开关伪连续导电模式(pseudo continuous conduction mode,PCCM)Buck-Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器及其控制策略。利用两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器电感惯性模态所提供的一个额外控制自由度,可实现单位功率因数控制,并明显改善传统单开关Buck-Boost PFC变换器、两开关连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)Buck-Boost PFC变换器和两开关不连续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)Buck-Boost PFC变换器的性能。与两开关DCMBuck-Boost PFC变换器相比,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器减小了电感电流纹波。仿真与实验结果表明,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器的负载动态响应速度明显快于传统的两开关CCM和DCM Buck-Boost PFC变换器。     

Design and implementation of a digitally controlled single‐inductor dual‐output (SIDO) buck converter

This paper describes design and implementation of a digitally controlled single‐inductor dual‐output (SIDO) buck converter operating in discontinuous conduction mode. This converter adopts time‐multiplexing control in providing two independent output voltages using only an inductor. The design issues of the digital controller are discussed, including static and dynamic characteristics. Implementation of the controller, a modified hybrid digital pulse width modulator and a single look‐up table are developed. The digital controller was implemented on a field‐programmable gate array‐based control board. Experimental results demonstrating system validity are presented for a SIDO buck converter with nominal 3.6 V input voltage, and the outputs are regulated at 1.8 and 2.2 V. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

开关DC-DC变换器电容电流脉冲序列控制

提出一种电容电流脉冲序列(CC-PT)控制技术。与传统脉冲序列(PT)控制技术不同,CC-PT控制技术通过采样电容电流与预设高、低基准电流比较,得到两组频率相同、占空比变化的高、低功率控制脉冲。以CC-PT控制Buck变换器为例,阐述了其工作原理,分析了其控制特性。理论分析与实验结果表明,CC-PT控制技术采用电容电流作为内环反馈,限制了电感电流纹波的变化范围,有效抑制了低频振荡,减小了变换器输出电压纹波。实验结果表明,CC-PT控制连续导电模式(CCM)开关变换器同样具有PT控制瞬态响应速度快的优点,且具有比PT优越的稳态特性。     

基于反步法的并联Buck变换器的均流控制

在电感电流连续导通的模式下,提出一种基于反步法的并联Buck变换器的均流控制方法.该方法在并联Buck变换器状态方程的基础上,引入一个表示电感电流间误差积分的状态量,然后拓展状态向量,得到拓展后的状态方程,针对该状态方程,根据反步法的原理,设计了并联Buck变换器的反步均流控制律.仿真结果表明,反步均流控制可以实现良好的均流效果,与自主均流控制相比,具有更强的鲁棒性.     

同步整流Buck变换器断续工作模式建模分析

作者运用能量守恒原理 ,考虑电感电流的纹波和开关器件的导通损耗 ,把非理想功率开关等效为理想开关与开通电阻的串联 ,理想开关由受控源替代 ,推导了同步整流Buck变换器在断续工作模式下的大信号平均模型、DC和小信号电路模型 ,导出了开环传递函数 ,进行了计算机仿真分析 ,结果令人满意。该建模分析方法的优点是考虑了电感电流的纹波和变换器的寄生电阻 ,模型直观、物理意义清晰 ,具有实用价值     

并联Buck变换器反步均流控制律的设计

在电感电流连续导通的模式下,提出一种基于反步法的并联Buck变换器的均流控制方法。该方法在并联Buck变换器状态方程的基础上,引入一个表示电感电流间误差积分的状态量,然后拓展状态向量,得到拓展后的状态方程,针对该状态方程,根据反步法的原理,设计了并联Buck变换器的反步均流控制律。仿真结果表明,反步均流控制可以实现良好的均流效果,与自主均流控制相比,具有更强的鲁棒性。     

一种新型的电流型功率因数校正控制方法

为简化有源功率因数校正的控制策略,提高整机效率,提出了Boost型功率因数校正的一种新的电流型控制方法,其控制结构与线性峰值电流控制、非线性载波控制、预测开关调制的控制结构一样。和传统的峰值控制、平均电流型控制相比,该法无需乘法器、无需检测输入电压、无电流环的稳定性问题,而且通过预测平均电流控制执行不同的开关原理,扩大了连续导电模式的运行范围、没有低频振荡,带两个复位积分器的电路产生预测电流。仿真结果验证了该方法的可行性,能很好地在宽范围输入和负载变化下获得单位功率因数,抗干扰能力强。     

峰值电流控制二次型Boost变换器

二次型Boost变换器因其具有宽输入电压范围特性而得到广泛关注.与传统Boost变换器相比,二次型Boost变换器含有两个LC滤波器,呈现四阶动力学特性.本文提出将二次型Boost变换器输入电感电流和输出电容电压作为反馈信号的峰值电流控制策略,简化了控制环路设计.实验结果验证了峰值电流控制二次型Boost变换器具有瞬态...     

分数阶Buck变换器的最优pIλDμ控制

利用分数阶微积分理论建立Buck变换器的分数阶数学模型和分数阶状态平均模型,研究分数阶Buck变换器的电感分数阶次α、电容分数阶次β对其频域特性的影响。基于Buck变换器的分数阶模型,提出分数阶PI_λD_μ控制方法,构建基于电压型控制的分数阶Buck变换器反馈控制系统,利用遗传算法对分数阶PI_λD_μ控制器参数进行优化整定以获取系统最优控制性能,仿真实验结果表明系统在输入电压扰动、负载扰动下均获得良好的动态、稳态性能,对反馈控制系统参考电压扰动有良好的跟随性能,该方法可以改善分数阶Buck变换器系统的综合控制性能,提高系统的控制鲁棒性。     

一种双向隔离三电平DC-DC变换器电流有效值最小控制方法

针对双向隔离DC-DC变换器在传统"两电平H桥结构+移相控制"模式下进行功率传输所导致的开关器件承受电压应力大、变换器传输效率低等问题,提出一种"双边三电平半桥结构+电流有效值最小控制策略"方案。该方案将H桥结构替换为三电平半桥结构并在传统移相控制的基础上增加对变压器漏感电流有效值的控制,降低了变换器损耗和开关器件承受的电压应力并提高了变换器的传输效率。根据隔离变压器漏感电流有效值表达式与零电压开关条件,对电感电流有效值最小控制方法的控制曲线进行了详细推导,并根据该控制曲线设计了基于可编程逻辑器件的控制核心。采用新型Si C MOSFET开关器件搭建了物理实验平台。实验结果表明在所提方案的作用下开关器件所承受的电压应力、变换器损耗和变换器传输效率都得到了较大的改善,验证了理论分析的正确性和所提方案的可行性。