LLC谐振变换器数字控制技术研究

LLC谐振变换器能够实现全负载范围的初级零电压开关(ZVS)和次级零电流开关(ZCS),因此得到关注。全桥LLC谐振电路可以通过改变初级开关管驱动脉冲频率调制(PFM)方法,调节LLC谐振腔的增益进行闭环控制,保证输出电压在输入电压变化大、不同负载条件下的输出稳定。LLC谐振增益曲线会随负载减轻而调节特性变差,单一PFM调节无法应对。研究集PFM、脉宽调制(PWM)和间歇工作模式(Burst模式)的混合控制方案,解决变换器从空载到满载不同工作条件下的控制方式,并在发生短路故障时变换器迅速保护。此处采用HPM6300系列芯片完成LLC数字控制和保护功能,设计系统的实验装置并编写应用软件。经过整机测试,实验结果表明所采用方案的有效性,并达到设计目标。     

基于SG3525的脉冲跨周期调制DC/DC变换器

分析和研究了脉冲跨周期调制(Pulse Skip Modulation,简称PSM)的基本原理及工作特性,给出了以脉宽调制芯片SG3525为核心,采用PSM脉冲跨周期调制的一种DC/DC升压型开关电源的结构设计,并对该设计进行了实验测试,结果表明PSM调制模式可以有效解决变换器在轻负载情况下电源效率低的问题.     

基于广义状态空间建模的串联谐振DC/DC变换器主动软开关控制策略

基于广义状态空间平均法,利用脉冲频率调制-脉冲宽度调制(pulsefrequencymodulation-pulsewidth modulation,PFM+PWM)调制提供的双自由度提出一种可以同时调节输出电压以及实现开关器件主动软开关的控制策略,可以根据器件主体损耗情况“主动”切换软开关模式,兼顾整体效率提升与负载调节范围的扩展。分析全桥型串联谐振直流变换器工作频率高于谐振频率时的3种运行模式,并通过谐振腔参数设计避免特殊断续电流模式的发生;通过广义状态空间平均法建立包含调制环节在内的系统基波截断小信号模型,其数值扫频结果与物理模型展现出极高的精确度,并能精确反映拍频极点;定义反映多输入多输出系统能控程度的灵敏度矩阵,依据此设计实现输出电压调节及主动软开关的双链路线性控制策略。MATLAB/Simulink仿真及样机实验验证表明,所提控制相比传统脉冲频率调制具备更高的整体效率以及更宽的负载调节范围。     

双向LLC谐振变换器混合控制策略研究

针对双向半桥LLC谐振变换器在脉冲频率调制(PFM)下存在电压增益范围较窄的缺点,研究了一种PFM-非对称脉冲宽度控制(APWM)混合控制策略.该策略在PFM的基础上,当电压增益小于1时,采用APWM进行输出电压调节,从而有效扩展了变换器电压增益调节范围,并且可以实现全范围零电压开关(AVS).详细分析了 APWM策略...     

谐振双向DC/DC变换器频率跟踪控制

谐振双向DC/DC变换器具有开关损耗低、适合高频化等特点。探讨了谐振双向DC/DC变换器频率跟踪控制方案,以实现串联谐振变换器谐振回路的低环流和开关的零电压开通和低电流关断。分析了频率跟踪控制方法的原理,设计了带频率跟踪控制的谐振双向DC/DC变换器的控制框图,并从提高变换器效率的角度给出了频率跟踪控制角的优化设计思路以及控制角的过零检测实现方法。最后搭建了一台5kW的实验样机,对理论分析和设计进行了初步的实验验证。     

LLC谐振变换器的滑模混合控制方法

为了解决LLC变换器在变频控制下电压增益范围较窄的问题,提出了一种基于滑模控制的混合控制策略.该控制策略结合了脉冲频率调制和移相控制的优点,在混合控制策略下,LLC谐振变换器能够根据增益大小切换模式.详细分析了LLC谐振变换器的工作原理以及工作特性,并给出滑模混合控制策略的具体实现方案.仿真结果证明了所提控制方法的可行...     

基于变频与中心对称PWM控制的双向DC/DC变换器

以在谐振腔并联电感的双向LLC谐振变流器为研究对象,采用变频与中心对称脉宽调制(PWM)混合控制策略,实现变换器正反向工作时的升降压.通过对采用中心对称PWM控制的变换器特性的时域分析,得到变换器的电压增益仅与占空比有关,与变换器的功率大小和传输方向无关,变换器可以自动实现正反向运行的平滑切换.此外,变换器在正向工作时...     

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。     

CLLLC谐振式变换器的广义预测控制

针对CLLLC谐振式双向DC/DC变换器的模型复杂、环路设计困难以及动态特性慢等问题,提出了一种基于低阶等效模型的广义预测电压控制GPVC(generalized predictive voltage control)算法.首先通过扫频方法拟合得到变换器低阶等效模型;其次设计一种基于模型的GPVC策略,构建成本函数;最后,搭建实验样机实现预测电压控制算法.实验结果证明了所提控制策略的有效性,在多种工况下相比传统PI控制方法具有更优的稳态性、动态性和鲁棒性.     

基于矩阵变换器的AC/DC变换器

对传统的三相/三相矩阵变换器进行变换,得到一种新型的AC/DC变换器拓扑,并对该电路的工作原理进行了分析,通过在变换器的高频部分加入变压器,既实现了输入和输出的电气隔离,又减小了系统的重量和体积.本文对所采用的基于输入电压的双线电压调制策略机理进行了详细的分析,推导了在该调制策略下的输入电流和输出电压的表达式,说明采用该调制策略能实现三相交流输入侧电流正弦和单位功率因数,输出电压与调制指数之间存在线性的关系.采用MOTOROLA的16位微处理器和CPLD协调控制制作了一台样机,验证了理论和控制方法的正确性和可行性.     

一种三电平谐振型数字式直流变换器的研究

近年来LLC谐振变换器和三电平技术得到了广泛关注.提出了以TMS320F2801为控制核心的三电平LLC谐振型直流变换器.该变换器采用PI数字变频与PWM控制相结合的方案实现.样机试验结果证明,该变换器具有全负载范围内损耗小,效率高,动态稳定性好等优点.     

极低电压数字控制DC/DC变换器仿真研究及实现

数字化控制是开关电源的发展趋势.以同步整流的Buck电路为例,首先对电路进行了建模和设计,然后详细论述了数字控制中应注意的问题,并提出了定点仿真的概念,利用Matlab/Simulink进行了仿真.仿真结果表明,该数字控制Buck变换器具有良好的动态响应性能和稳态输出.最后,通过实验给予了验证.     

平均电流控制法在电动汽车用DC/DC变换器中的应用

以电动汽车用非隔离式DC/DC变换器的电路为例,对平均电流控制法和电压控制法进行了比较,提出了有益于电动汽车用DC/DC变换器响应速度的控制方式.通过理论分析和仿真结果表明,平均电流控制法比电压控制法具有更快的响应速度和更好的动态性能.     

基于混合控制策略的高频DC/DC谐振变换器

将重复学习控制算法应用于高频DC/DC谐振变换器的数字控制系统,充分利用了变换器中的寄生电容、电感产生的谐振特性,提高了变换器对非线性负载的电压调节特性;同时通过优化的数字伺服的误差补偿方案,有效消除整流侧电压周期性的杂散信号。经实验验证这种结合重复学习控制算法与数字伺服优化方案的实时数字复合控制方法,使功率变换器具有很快的瞬态和静态响应特性,并且在较宽的输出电压范围内具有很低的电压纹波。     

一种高压发生器串联谐振变换器设计与实现

为了提高高压发生器电源的效率,降低其体积和重量,设计了一种基于UC3875的医用高压发生器直流电源。首先给出主电路拓扑结构,详细介绍了利用UC3875实现变换器零电压零电流开关(ZVZCS)的方法,在此基础上分析了脉冲频率调制(PFM)和直流侧调功的原理,以保证在负载变化条件下实现大范围平滑调节高压输出。最后设计并实现了一个40~120 kV高压直流输出、额定功率20 kW的样机,并进行了实验测试。实验结果验证了设计方案的正确性。     

三电平直流变换器的交错式PWM方法

三电平结构可将开关管的电压应力箝位于输入电压的一半,因此在高输入电压场合得到了广泛应用。为保证三电平变换器的正常运行,输入分压电容和隔直电容上的电压必须基本平衡,而实际电路中驱动电路延时不一致等问题可能导致电压失衡。本文提出了一种具有更强均压能力的脉冲宽度调制PWM(pulse width modulation)方法 ,该方法通过交错使用两种传统的PWM方法实现。交错式PWM方法将隔直电容电压与输入分压电容电压解耦,同时保证前者一直维持在理想值附近,大大简化了采样电路和均压策略,因此只需要调节驱动信号间的相位差便可以实现电压平衡。实验结果验证了所提调制方法和均压策略的有效性。     

一种新型三电平ZCT DC/DC变流器

提出了一种新型PWM三电平零电流开关(ZCT)DC/DC变流器拓扑.通过在变压器的次级引入一个辅助网络,不仅在全负载范围内实现了初级主管与次级辅管的ZCS,同时也实现了次级输出整流二极管的软变换.另外,由于该电路拓扑采用了三电平结构,使初级主管的电压应力仅为输入电压的50%,这正好满足了高电压场合的应用.经仿真分析和制成的1.5kW,100kHz样机实验,验证了所提理论分析的正确性.     

滑模与PI调节三相AC/DC PWM变换器非线性控制

针对三相AC/DC PWM变换器,提出了非线性滑模直流输出电压控制和PI调节方式的输入电流调节方案.基于在同步d,q参考坐标系下的状态坐标变换,设计采用非线性滑模控制调节输出电压动态,使其跟踪线性参考模型;采用PI调节器调节d轴输入电流为零,以得到功率因数λ=1的控制.在提出的控制方案中,输出电压的瞬态动态可通过线性参考模型调节,参考模型具有理想的动态行为.实验结果验证了所提出的控制方案的有效性.     

E类高频谐振式DC/AC变换器

以高频功率放大电路为基础，提出了一种超高频感应加热电源E类DC／AC变换器，使交流输出的频率达到2MHz以上。对逆变器工作原理和特性进行了分析，并给出了仿真和实验结果。