基于FPGA的高精度数字PWM DC/DC控制器设计

提出了一种采用现场可编程门阵列(FPGA)实现数字化高精度PWM型DC/DC的方案,介绍了基于FPGA的DC/DC数字控制器中A/D转换、数字PID控制器、数字PWM的功能及实现,重点描述了采用混合PWM方法实现高分辨率、高精度数字PWM的设计.仿真结果表明数字PWM达到8位分辨率,1MHz的输出频率.该设计实现了系统的高速动态响应,达到精确控制的良好效果.     

DC/DC数字AVP控制器的设计与实现

提出一种用于DC/DC变换器的数字自适应电压定位(Adaptive Voltage Position,简称AVP)控制器,与一般的控制器相比,它能让变换器使用更小的输出电容,因此可有效降低成本.控制器用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)实现.变换器的开关频率为1MHz,输入电压为12V,输出电压可调节范围为0.875～1.875 V.当负载在0.2～10 A之间突变时,输出电压的变化为40mV.实验结果证明了设计的正确性.     

基于FPGA的DC/DC数字PWM控制器研究

提出了一种采用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)实现高开关频率高精度DC/DC数字PWM控制器的方案.介绍了以CycloneⅡ系列FPGA为数字控制器的数字PWM控制器各个部分的功能及其具体实现.以12V输入、1V输出Sync-Buck为主电路,实现了全数字、高精度、高开关频率的DC/DC开关电源.     

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.     

基于CAN总线的并联DC/DC变换器数字均流技术

提出了一种采用控制器局域网(Controller Area Network,简称CAN)现场总线进行通信,实现DC/DC变换器并联均流的控制方案.该方案采用数字均流方法,提高了电源系统的可靠性和抗干扰能力.利用DSP芯片内部的CAN控制器,使设计简化,减少硬件开销.该方案在250W的DC/DC通信电源并联系统中得到了成功的应用,可以作为一种带有总线竞争的通用数字均流技术.     

基于FPGA的数字控制DC／DC研究

与DSP器件相比,现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)能够实现性能更优的数字控制DC/DC变换器.基于FPGA开发平台.研究了数字化DC/DC变换器的实现方法,介绍了电压模式数字控制器各功能模块及系统的状态机实现.实验系统的测试结果表明,采用FPGA实现数字DC/DC具有较好的性能,具体性能指标完全可以满足要求.     

采用前馈控制的同步整流半桥DC／DC变流器

介绍了一种新型的PWM控制集成电路ISL6742,基于该控制芯片设计了前馈控制的同步整流半桥DC/DC变流器.采用前馈控制策略,可实现初级控制输出电压,避免了输出反馈,简化了控制电路.根据ISL6742的特点,设计了一台无输出反馈的DC/DC样机,输出为12V/8A,开关频率200kHz.样机利用输入电压进行前馈控制,提高了电压调整率,并引入了变压器初级的电流进行前馈控制,以提高负载调整率.同时采用同步整流驱动,以提高效率.     

基于FPGA的DC/DC开关变换器的数字控制器

在DC/DC开关变换器的数字控制器设计中,数字信号处理器(Digital Signal Processor,简称DSP)和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Arrays,简称FPGA)是两种主要的数字器件.在此,结合实际的数字控制DC/DC开关变换器,研究了在FPGA平台上实现DC/DC开关变换器的数字控制器,同时介绍了数字控制器中使用的各功能模块及其整个系统的时序.实验系统的测试结果证明了将FPGA用于DC/DC开关变换器的数字控制器是可行的.     

DC/DC升压变换器串级控制

为改善DC／DC升压变换器的控制性能，设计了一种串级结构的控制器。控制器的外环采用PI控制算法，以电容电压为被控量，内环则采用积分增益可调的PI控制算法，以电感电流为被控量。该种结构的控制器不但有效解决了系统非最小相位特性给控制器设计带来的难题，而且可使被控系统获得良好的动态特性，并对系统参数变化有着很强的鲁棒性。对DC／DC升压变换器的仿真结果表明，该控制方案是可行的。     

基于模糊控制的交错并联双向DC/DC变换器研究

为了提高交错并联双向DC/DC变换器输出电压及均流的控制精度和动态性能,提出了电压、电流双环控制均采用模糊控制理论的模糊PI控制器。以研究交错并联DC/DC变换器工作原理为基础,详细介绍了电压、电流双环的模糊PI控制器的设计方法。通过仿真,对比了采用模糊PI控制和常规PI控制的仿真波形,验证了双环均采用模糊PI控制能提高输出电压和电感电流的响应速度、减小超调,从而实现电压及均流的精确控制。     

基于DSP的飞机地面静变电源DC/DC模块

针对现代电源小型化、轻量化、数字化的要求,设计了采用高频变压器的移相全桥DC/DC变换单元来减小电源的体积和质量。采用电流控制环为内环,电压控制环为外环的双环调节反馈控制系统,提高电压精度,改善电流波形。使用TMS320F2812芯片作为控制器来实现比例积分（PI）控制算法和脉宽调制。对控制算法进行了仿真,达到了控制要求。     

适用于二极管钳位型三电平有源滤波器的母线电压数字控制方法

传统两电平有源电力滤波器(active power filter, APF)由干功率开关耐压水平和载流能力的限制,难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。在高压大容量系统中,二极管钳位型三电平变换器得到了广泛的应用。对三电平APF进行研究,提出一种母线电压闭环数字控制策略。在同步旋转dq坐标系下,将三电平APF母线电压控制系统分为电压外环和电流内环2部分。在电压外环中,采用自适应滤波器求出直流侧电压平均值,采用PI控制器产生有功指令电流维持直流侧电压恒定。在电流内环中,针对三电平APF直流侧中点电位不平衡问题,从空间矢量PWM调制方法的角度出发,对中点平衡问题进行仔细研究,提出一种简单的中点电压平衡控制策略,只需检测各相电流和中点电压波动的方向,对小矢量进行取舍实现APF中点电位平衡控制。实验结果表明了所提出算法的正确性和有效性。     

级联型多电平动态电压恢复器直流侧电压控制方法

针对级联型多电平无串联注入变压器拓扑结构的动态电压恢复器(DVR),详细定量分析DVR的稳态工作特性.分析表明调节补偿电压相角,可以实现稳定直流电容电压.提出通过调节DVR注入电压相角实现快速补偿电网电压跌落的同时保持直流侧电压稳定的担制策略.该控制策略在最小能量补偿模式的基础上,将比例积分控制引入到注入电压生成方法中,DVR从电网吸收或发出有功功率,储能电容随之充电或放电以使电压恢复到额定值.为了减小直流电容间的电压偏差,进而提出采用闭环PI控制解决级联型多电平逆变器工作时H桥单元之间的电容电压均衡问题的方法.仿真结果验证了理论分析的正确性和所设计方法的可行性.     

动态电压恢复器直流储能单元的数字电压控制

阐述了有源功率因数校正(active power factor correction，APFC)技术的工作原理，为消除动态电压恢复器(dynamic voltage restorer，DVR)直流储能单元充电过程中的谐波和无功电流，将APFC技术引入到DVR直流储能单元的电压控制中，提出了DVR直流储能单元的数字电压控制技术和电压、电流控制器的设计方法。仿真结果表明采用APFC技术能够主动消除DVR充电电流中的谐波和无功电流，提高储能单元的电压稳定性和动态响应性能。     

电动汽车中新型双向DC/DC变换器建模分析*

非隔离型双向DC/DC变换器广泛应用于混合直流供电系统中,针对电动汽车超级电容与蓄电池的混合供电系统,以新型交错并联型Buck/Boost变换器为研究对象,采用状态空间平均法,建立了Boost状态连续模式(CCM)下的交流小信号模型,得到了电路模型的开环传递函数。分析幅频特性曲线可知,变换器低频段斜率为0 d B/dec,系统存在稳态误差,中频段穿越频率过高,系统超调量较大,高频段以-20 dB/dec斜率变化,高频抗干扰能力较差。基于此,为变换器设计了平均电流补偿网络,理论分析系统的稳定性、动态响应速度和高频抗干扰能力都得到提高。同时仿真验证可知:当输入及负载跳变时输出电压在10 ms内都能快速稳定,且输出电压波动不超过1.5%,满足电动汽车储能系统要求。     

A single‐stage phase‐shifted full‐bridge AC/DC converter with variable frequency control

This letter presents a single‐stage soft‐switched full‐bridge AC/DC converter for low‐voltage/high‐current output applications. A phase‐shifted method with a variable frequency control is used to regulate the DC bus voltage and the output voltage of the single‐stage AC/DC converter. The proposed circuit topology and control scheme exhibit superior performances (i.e. high power factor, high‐efficiency, and ring‐free features). Correspondingly, a laboratory prototype, 500 W 5V/100A AC/DC converter, is implemented to verify the feasibility of the proposed design. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

全数字化双向DC/DC变换器的分析和设计

分析了电压和电流两种控制模式，基于电流模式提出一种具有恒压、恒流、恒功率控制等多种功能的控制器。详尽阐述了数字控制系统的采样速率、AD转换器位数、DPWM分辨率和开关频率的设计原则，提出了非同步采样检测方法。针对DC／DC变换器强的非线性、时变特性，提出一种新型变参数滞环PID调节器，改善系统稳定性。采用DSP-TMS320F243作为控制核心，设计了一台额定功率为5kW的双向DC／DC变换器装置。实验结果证明，系统性能优良，可有效用于电动汽车等领域。     

交直流配电网小信号模型和直流侧低频振荡分析

交直流配电网发展迅猛、应用广泛,其稳定性是行业关注的焦点。文中针对某交直流配电网工程调试阶段出现的直流侧低频振荡现象,开展稳定性分析。文中首先在小信号建模基础上,采用特征值分析方法,分析电网强度、功率水平、控制参数3种因素对低频振荡的影响。随后,文中提出改变控制器参数和增加附加控制器的振荡抑制措施。理论和仿真分析表明:弱电网会影响电压源型变换器(VSC)的稳定性;375 V直流侧功率增大至超过额定功率时会发生低频振荡;Buck变换器电流内环比例积分(PI)控制器积分系数不影响系统的稳定性,但影响振荡发生后的振荡频率,电压外环PI控制器比例系数过小或积分系数过大会造成系统不稳定;改变Buck变换器电压外环PI控制器参数和增加附加控制器可有效抑制低频振荡。文中针对实际交直流配电网振荡影响因素的理论及仿真分析,对其他交直流配电网工程调试及运行分析具有借鉴意义。     

Dynamic response analysis and output voltage control of asymmetric half bridge DC–DC converter for low voltage applications

Asymmetric control scheme is an approach to achieve Zero Voltage Switching (ZVS) for half bridge isolated DC–DC converters. Due to the switching property included in their structure, DC–DC converters have a nonlinear behavior and their controller design is accompanied with complexities. But by employing the average method it is possible to approximate the system into a linear system and then linear control methods can be used. Dynamic performance of half bridge converters output voltage can be controlled by Pole placement and PID controllers. In this paper, Genetic Algorithm is used to optimize the system to achieve the optimum dynamic response. Matrix coefficients and dominant poles of closed loop transfer function is selected based on Genetic Algorithm. The results show an improvement in voltage control response in a short time.