多电平直流变换器的解耦控制与闭环设计

多电平直流变换器利用飞跨电容使得输入电压在串连的各开关管之间均分,以降低开关管的电压应力。但该变换器是一个多输入多输出,强耦合的非线性系统。本文建立了多电平Buck变换器的小信号模型,并利用文献[7]提出的控制方法将该变换器解耦成多个单输入单输出系统,然后进行控制闭环的设计。论文采用三电平Buck变换器进行了实验验证。实验结果表明,本文所建立的小信号模型是正确的,基于该模型设计的补偿网络可以使变换器具有较快的动态响应。实验结果也表明输出电压闭环和飞跨电容电压闭环是相互解耦的。     

多电平直流变换器建模与闭环设计

多电平直流变换器利用飞跨电容使得输入电压在串连的各开关管之间均分，以降低开关管的电压应力。但该变换器是一个多输入多输出，强耦合的非线性系统。本文建立了多电平直流变换器的小信号模型，并利用文献[7]提出的控制方法将该变换器解耦成多个单输入单输出系统，然后进行控制闭环的设计。论文采用三电平直流变换器进行了实验验证。实验结果表明，本文所建立的小信号模型是正确的，基于该模型设计的补偿网络可以使变换器具有较快的动态响应。实验结果也表明输出电压闭环和飞跨电容电压闭环是相互解耦的。     

半桥式三端口变换器建模与解耦控制

提出一种半桥三端口变换器的解耦控制方法,实现系统的能量管理和各端口控制环路间的解耦。给出一种基于竞争策略的功率控制方法,变换器可以在不同工作状态下稳定工作且能够实现在各工作状态之间自由切换;采用状态空间平均法建立半桥三端口变换器的小信号模型,详细分析了各端口之间控制量与被控量的耦合关系,据此提出一种解耦控制方法,通过设置控制环路带宽和引入解耦控制变量,将其多输入–多输出控制系统转化成多个单输入–单输出控制系统,实现各端口控制环路之间的近似解耦;实验结果表明,功率控制策略的正确性和解耦控制方法的有效性。     

基于UCC3895控制的移相半桥三电平变换器闭环系统

提出了移相半桥三电平DC/DC变换器闭环系统设计方案,设计了基于UCC3895的电压外环控制电路,峰值电流内环及电流补偿电路,对闭环系统进行了小信号建模.最后的仿真和实验结果表明所设计的闭环系统动稳态特性较好,无变压器偏磁问题,主功率管的ZVS软开关情况较好,整个系统工作稳定可靠.     

多电平Buck型开关变换器的建模研究

根据多电平Buck型开关变换器工作原理,在低频、小信号、小纹波的假设条件下,利用状态空间平均法和欧拉公式建立了从控制到输出的数学模型,分析可知多电平与二电平Buck型变换器的数学模型具有一致性.设计了补偿网络对系统进行了串联校正,仿真和实验验证了数学模型和控制策略的合理性,为其他多电平开关变换器的分析和设计提供了理论依...     

多电平直流变换器中飞跨电容电压的一种控制策略

多电平直流变换器利用飞跨电容使得输入电压在串联的各开关管之间均分，以降低各开关管的电压应力。合适的飞跨电容电压是保证多电平直流变换器正常工作并具有良好性能的关键。文中提出一种新颖的控制飞跨电容电压的方案，该方案首先将输出电压与飞跨电容电压解耦，使得控制飞跨电容电压的同时不影响输出电压的调节。继而对飞跨电容电压进行解耦控制，采用这种控制方案有利于分别独立设计各个飞跨电容电压和输出电压的控制闭环。此控制方案通过四电平直流变换器进行了实验验证。     

滑模控制Buck三电平变换器

滑模控制具有鲁棒性强、动态品质好等优点,本文尝试将滑模控制引入三电平变换器。以Buck三电平变换器为例,给出了滑模控制的分析和设计方法,包括滑模面的选取、等效控制、稳定性和存在性证明,最后进行了实验验证,将滑模控制Buck三电平变换器与传统PWM控制Buck三电平变换器进行了分析和比较。研究结果表明,相对于PWM控制的Buck三电平变换器,滑模控制Buck三电平变换器的鲁棒性和动态品质得到较大提高。     

谷值电流控制三电平Buck变换器

三电平Buck变换器能使开关管的电压应力减小为输入电压的一半,使电感电流脉动频率为开关频率的两倍,减小滤波器的尺寸.为了实现以上的优点,使变换器具有较高的功率密度,必须保持飞跨电容的电压为输入电压的一半.为此,采用谷值电流控制的方法,通过平衡电感电流来调节飞跨电容上的电压,实现飞跨电容电压稳定.建立三电平Buck变换器谷值电流控制的小信号模型,以获得小信号传递函数模型,进而对其补偿网络进行了设计.仿真验证了理论的正确性和控制策略的可行性.     

Buck三电平变换器

本文提出一种Buck三电平变换器，该变换器中开关管的电压应力为输入电压的一半，采用交错控制方式，可以大大减小输出滤波器的大小。本文详细分析Buck三电平变换器的工作原理，分析该变换器的输入输出特性，讨论主要参数的设计，提出一种使输入分压电容电压均衡的方法，并进行实验验证。     

双端级联多电平变换器脉冲解耦调制策略

针对参考矢量解耦的双端级联多电平变换器调制策略,提出一种直接在脉冲产生环节实现参考矢量解耦的方法,可有效简化算法、保证脉冲同步,并且可以和任意单端变换器的调制策略配合使用,具有通用性。结合双两电平级联三电平变换器、双三电平级联五电平变换器,分别给出180°,120°脉冲解耦调制策略的具体实现方法。通过最大线性调制度、直流电压利用率、零序电压消除效果等方面的对比分析,得到120°脉冲解耦调制策略更加适用于共直流母线双端级联多电平变换器的结论。仿真和实验结果验证了所提双端级联多电平变换器脉冲解耦调制策略的有效性。     

BUCK变换器状态空间平均法建模与闭环仿真

DC-DC变换器进行建模和仿真,对实际电路的设计调试有一定的指导意义。运用状态空间平均法建立Buck变换器CCM模式下的模型,并对交流小信号模型进行一定分析。设计了反馈控制回路,借助MATLAB仿真工具,建立开环和闭环系统的状态空间及电路仿真模型。通过对仿真结果的分析,可以得出状态空间平均法建立的模型与实际电路模型在动态性能及稳态输出方面基本相符,对于变换器理论分析等工作有较大参考意义。     

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。     

电流型双有源桥式双向DC-DC变换器的建模与解耦控制

对于电流型双有源桥式双向DC-DC变换器,分析了其工作原理与稳态特性。通过列出变换器半周期内的状态方程,对变换器进行小信号建模并推导出系统传递函数。由于系统在进行闭环控制时移相角与占空比之间的相互耦合会降低系统动态性能,因此需要采用解耦控制来解除二者之间的相互耦合,进而提出了一种稳态解耦控制策略。一方面通过建立相对增益矩阵来分析控制量与被控制量间的匹配关系来设计控制器,另一方面基于系统稳态过程增益矩阵得到系统稳态解耦矩阵,2个回路的相互影响通过加入系统稳态解耦矩阵而大大降低。最后通过仿真与实验对所提控制策略的有效性和合理性进行了验证。     

悬浮电容钳位多电平矩阵变换器拓扑与控制

矩阵变换器已广泛应用于中低压系统中,但在高压领域,矩阵变换器的使用受到了开关器件电压等级的限制。将矩阵变换器与多电平拓扑相结合,有望成为解决这一难点的重要手段。文中论述了多电平矩阵变换器的结构特点,重点研究了采用悬浮电容钳位实现多电平矩阵变换器的可行性以及悬浮电容电压控制策略,提出了完整的输出电压与输入电流的状态空间矢量调制策略。最后,通过仿真与样机实验论证了控制算法的可行性、可靠性和有效性。     

基于DSP和PIC的多级H桥变换器的控制器设计

在简要介绍一种18脉波多级H桥电压型变换器的基础上,详细论述了该变换器基于DSP和PIC的控制器的软硬件设计,软件设计采用状态输出法。该控制器已成功应用于多级H桥变换器的试验系统。最后,给出了系统的实验波形。     

Boost型三电平开关变换器的建模与闭环设计

根据Boost型三电平开关变换器工作原理,在低频、小信号、小纹波假设条件下,利用状态空间平均法和欧拉公式建立了从控制到输出的数学模型,由于其数学模型存在右半平面的零点,系统成为非最小相位系统。根据非最小相位系统的特点,设计了超前-滞后补偿网络对系统进行串联校正,实验结果良好的动、静态性能验证了数学模型和控制策略的合理性,为其他三电平开关变换器的分析和设计提供了理论依据。     

基于载波移相控制的单元串联多电平变频器的分析研究

简单介绍单元串联多电平变频器的拓扑结构和载波移相控制的工作原理,提出了3种不同的方法生成H桥功率模块的PWM开关信号,并分析在各个控制方式下输出电压波形和谐波成分的不同。使用MATLAB软件进行系统仿真,分析在调制比M降低时对输出相电压、线电压和电流的影响,以及谐波含量和谐波总畸变率(THD)的变化。     

四象限变流器的空间矢量解耦控制

本文介绍一种新型的基于空间矢量调制的三相电压型四象限变流器解耦控制,给出了基于虚磁链的功率估算式,设计了功率调节器参数,对有功功率调节器和无功调节器之间的相互耦合影响关系做了分析,并做了仿真研究。研究和分析表明,三相电压型四象限变流器基于空间矢量调制的解耦控制系统具有结构和算法简单、高功率因数、低谐波、开关频率固定等优点。