Dual Boost PFC电路拓扑的研究

传统的Boost PFC电路的整流桥损耗是通信开关电源的主要损耗之一。无整流桥的拓扑更具有效率优势。由于无桥Boost PFC省略了整流桥模块,效率显著的提高。文中分析了一种高效率的Dual Boost PFC的大功率应用,通过实验证明了Dual Boost PFC电路效率比传统的Boost PFC提高1个百分点,还介绍了电阻采样控制电路的使用和如何降低EMI干扰。

一种新型无桥Dual-Boost PFC软开关控制技术

研究了一种非最小电压应力无源无损PWM变换器,与具有最小电压应力的PWM变换器相比,它具有电流应力更小、效率更高的优势。分析了非最小电压应力的无源无损电路网络在无桥Dual-Boost功率因数矫正(Power Factor Correction,PFC)的工作模态,并且给出了相应的参数设计。仿真结果证实了方案的可行性。

一种新型无桥Dual—boostPFC软开关技术研究

本文研究了一种非最小电压应力无源无损软开关PWM变换器，与具有最小电压应力的PWM变换器相比，它具有电流应力更小，效率更高的优势。作者分析了非最小电压应力无源无损电路网络的无桥Dual—Boost功率因数矫正（Power Factor Correction，PFC）变换器的工作模态，并且给出了相应的参数设计。仿真结果证实了该方案的可行性。

非最小相位的单电感双输出Buck-Boost变换器的复合控制方法

单电感双输出Buck-Boost (SIDO Buck-Boost)变换器在电感电流连续模式(CCM)下工作存在交叉影响以及非最小相位特性的问题.为了解决上述问题,提出基于储能函数的扩张状态观测器(ESO)的改进非奇异快速终端滑模(NFTSM)和自抗扰控制(ADRC)相结合的控制策略.设计主路控制器,对系统的传递函数进行拟合得到ADRC范式,利用该范式对主路进行解耦控制.设计支路控制器,采用改进型ESO对储能函数进行观测,并将观测值反馈补偿到非奇异快速终端滑模控制律中,达到支路解耦的效果.为了抑制滑模控制的抖振问题,对趋近律进行改进.利用Lyapunov理论证明系统稳定性.基于硬件在环(HIL)实验平台进行实验验证.结果表明,所提控制策略与PI控制策略以及基于ESO的滑模控制策略相比,在超调量和响应时间上具有较好的效果.

基于SPWM调制的双Boost单级DC/AC电路研究

介绍了双Boost DC/AC单级正弦波逆变电路结构,并分析了其工作原理。描述了在采用SPWM调制技术时该逆变电路各个功率开关触发信号的逻辑配合关系,应用PSPICE软件对其进行仿真,列出了仿真参数,给出了电容电压和负载电压、以及调制给定电压和逆变器输出电压的仿真结果。同时,构建了相应的实验电路,给出了主要的技术参数,测取了多种电流和电压的相关波形。实践研究表明,基于SPWM调制的双Boost变换电路可以实现50kHz高频功率变换下的单级升压工频逆变输出。

移相+PWM控制双Boost半桥双向DC-DC变换器软开关过程的分析

移相+PWM控制结合了移相控制和PWM控制的优点,可以减小变换器的电流应力和通态损耗,减小环流能量,提高变换器传输功率的能力,扩宽开关管零电压关断(ZVS)的范围。本文以移相+PWM控制双Boost半桥双向DC-DC变换器为研究对象,给出了变换器在各种工作模式下开关过程的等效电路模型,以及漏电感电流和结电容电压的表达式。分析了各开关管ZVS开通的条件,以及影响各开关管实现ZVS的非理想因素。最后给出了在特定功率软开关条件下的参数设计方法,通过仿真和实验证明了理论分析与参数设计方法的正确性。

一种半周期SVPWM控制的三相双向双Buck/Boost变流器

三相AC/DC变流器广泛应用于中高功率场合,传统的三相桥式拓扑上下桥臂功率管直接相连,存在直通问题,需要在驱动信号中加入死区,导致大量低次谐波的产生。三相双Buck/Boost拓扑克服了上下桥臂的直通问题,无需设置死区,大大减小了交流侧的电流谐波。分析三相双Buck/Boost变流器的工作模态,定义半周期冗余开关信号,论证屏蔽冗余开关信号的必要性,讨论整流、逆变双向切换及半周期控制的过零畸变问题,并提出改进的半周期双向空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制策略,通过仿真与实验验证理论分析的正确性。

双沿调制的四开关Buck-Boost变换器

与传统的Buck—Boost变换器相比，四开关Buck—Boost变换器具有输入输出同极性、开关管电压应力低等优点。该文针对四开关Buck—Boost变换器在通信电源分布式系统中的应用，提出三模式双频双沿调制的控制策略。该控制策略将变换器分成Buck单元和Boost单元，此两单元分别采用后沿调制和前沿调制，并且在Buck—Boost工作模式时，开关频率由Buck以及Boost模式的200kHz降到40kHz，以提高变换器的效率。实验室制作了一台48V（33-75V）输入48V／6．25A的样机，对所提出的控制策略进行验证。试验结果表明所得结论正确。

一种用于UPS的双Boost电路控制的新策略

提出一种模拟数字混合控制方案,在传统模拟控制方案基础上引入数字控制,有效地将模拟调节和数字调节的优点相结合,且针对Boost升压控制的非一次线性调节特性作了优化,达到优良的稳态和动态控制效果。

基于双重Boost电路的大功率光伏MPPT控制器

针对光伏建筑一体化等大功率光伏发电系统,基于双重Boost电路设计了大功率光伏MPPT控制器。电流控制采用变步长增量电阻法,通过电流寻优实现MPPT,同时确保了各电感支路实现均流。经Simulink仿真验证,该控制器的性能得到了改善,如减少了电感电流纹波,降低了损耗及对功率开关管的容量要求,证明该方法是可行的。

基于磁集成的双Boost无桥PFC变换器研究

传统双Boost无桥功率因数校正PFC(power factor correction)变换器去除了整流桥结构,变换器效率得到了提高,但由于需要2个电感,整个系统功率密度小、体积大。分析了4种磁集成技术,并采用一种中柱低磁阻磁路电感集成方式,集成双Boost无桥PFC变换器的2个电感来缩减系统体积。通过分析和计算,该电路拓扑避免了环流问题。采用改进无差拍控制算法来消除采样和计算延迟所带来的控制偏差,提升了输入电流的控制精度。最后搭建了一台750 W的实验样机,验证了理论分析的正确性。

双Buck/Boost集成双有源桥三端口DC-DC变换器

在传统的双有源桥变换器的基础上集成两个双向Buck/Boost电路,提出了一种双Buck/Boost集成双有源桥三端口DC-DC变换器,该变换器实现了桥臂开关管的复用,提高了功率密度。以光伏-蓄电池混合发电系统为例对该变换器拓扑进行分析,采用移相+PWM进行控制,通过控制移相角实现输入与输出端口间功率传输,通过调节占空比来匹配输入端口电压等级,以实现光伏端口的最大功率点跟踪和平衡蓄电池端口的能量传递。分析了该变换器的工作原理、稳态与软开关特性,该变换器较大程度地改善了传统移相控制下DAB在移相角较小时的软开关条件,使得在宽工作范围内能够实现所有功率开关管的软开关。最后建立300W实验样机进行方案验证。

双电源输入磁集成开关电感Boost变换器

为了提高双电源输入Boost变换器的电压增益,降低输出电感电流纹波,提出了一种双电源输入开关电感磁集成Boost变换器。将开关电感单元替代双电源输入Boost变换器中的储能电感,并将所有开关电感单元中的电感集成为一个耦合电感。分析了变换器的单电源输入和双电源输入状态下的工作模态,推导出变换器在不同状态下的电压增益表达式,并推导得出变换器的暂稳态电感,对暂稳态电感的研究推导得出该类变换器耦合电感耦合度的设计范围。最后制作实验样机对该分析进行验证。结果表明双电源输入磁集成开关电感Boost变换器具有优良的综合性能。

交错控制双输入Boost变换器的能量传输模式及输出纹波电压分析

多输入Boost变换器较传统并联方式工作的Boost变换器而言,具有体积小、成本低、增益高、控制方式灵活等优点,因此在新能源联合分布式发电系统中具有广阔的应用前景。但由于多输入Boost变换器存在多个输入电压及功率开关管,导致其供能模式及输出纹波电压较传统Boost变换器要复杂得多。为给多输入Boost变换器的分析和设计提供正确的理论指导,该文对采用交错控制的双输入Boost变换器供能模式及输出纹波电压进行深入研究。研究结果发现,电感L1存在完全电感供能模式(CISM)、不完全电感供能模式(IISM)和断续导电模式(DCM)三种供能模式;电感L2存在连续导电模式(CCM)和DCM两种供能模式。推导出各供能模式的临界电感,得到各供能模式的输出纹波电压解析式,据此给出双输入Boost变换器参数设计方法。实验结果验证了该理论分析的正确性。

单电感双输出Boost变换器的目标全息反馈非线性控制

单电感双输出Boost变换器具有非线性特性且输出端存在交叉调节,这给控制器的设计带来困难。为此文中采用目标全息反馈非线性控制方法对单电感双输出Boost变换器的控制器进行设计,以减少系统的交叉调节和其非线性特性带来的问题。首先,建立所研究系统的仿射非线性模型,选取系统状态变量与其对应的参考值形成偏差方程,并令该方程符合布鲁诺夫斯基标准型。然后使用线性最优控制理论对偏差方程形成的线性系统进行设计。同时文中还推导出目标全息反馈非线性控制方法的控制本质是可通过选取反馈参数来配置变换器系统的极点。最后仿真实验结果证明了采用的目标全息反馈非线性控制策略相比于共模差模电压控制策略有着更强的鲁棒性和更快的调节速度,并能有效的抑制系统的交叉调节。

基于双输入Boost电路的风光互补发电系统研究

传统风光互补发电系统通常采用2套DC/DC装置以实现最大功率点跟踪,实际运营时投资成本高。Boost电路应用在MPPT上具有输入电流连续,驱动电路简单的优点。采用了一种新型的双输入升压斩波电路,该电路可以实现2种不同性质的电源输入,简化了传统的多输入变换器的电路结构,提高了电压增益,降低了开关器件电压应力。详细阐述了双输入Boost电路风光互补发电系统扰动观察法的控制策略。仿真结果表明,风力机和太阳能电池板同时或独立供电时,所设计的双输入Boost电路都能够实现最大功率点跟踪。

基于VISSIM的双Boost变换器建模和仿真研究

依据双Boost变换器的基本原理,用VISSIM软件建立了双Boost变换器的状态空间仿真模型,然后在同样参数条件下对双Boost和Boost进行了仿真和比较.仿真结果符合电力电子电路理论,表明了建模方法的正确性;比较结果说明了双Boost变换器较Boost的性能优越性.该仿真模型的建立为采取智能控制策略进行闭环控制和对实际电路的调试提供了新的思路和方法.

电压PI+电流预测控制无桥双Boost PFC变换器

针对传统双环PI控制和滞环电流控制的无桥双Boost功率因数校正(PFC)变换器在输入电流畸变、快速动态响应和高功率功率因数间权衡困难的问题。提出一种基于传统电压PI结合预测电流内环控制的优化算法,解决双环PI控制动态响应慢、波形畸变、电压PI结合电流滞环控制功率因数低的问题,实现高功率因数、快速动态响应和低谐波污染的数字控制无桥双Boost PFC变换器。实验表明:所设计的无桥双Boost PFC电路总谐波失真为4.2%,功率因数为0.998。

双管Buck-Boost变换器的带输入电压前馈双闭环控制策略

针对宽范围输入的双管Buck-Boost变换器,在Buck和Boost两模式之间进行切换和输入电压发生波动时,电感电流和输出电压存在较大波动的问题,提出了带输入电压前馈的两模式平均电流控制策略。该策略通过将具有电压电流双闭环结构的平均电流控制与单载波-双调制的调制方法相结合,来提高变换器的动态响应性能,实现变换器两模式的自动近似平滑切换,同时对电感电流进行有效控制,保护设备安全。为了克服传统双闭环前馈函数实现和化简困难的缺点,提出将输入电压前馈引入电流内环从而大幅提高了变换器的输入动态响应性能。最后建立了MATLAB/Simulink仿真模型和硬件试验平台,验证了所提控制方法的有效性。

基于V^2控制方法双Boost-Buck单一逆变器的风光储分布并网/孤岛离网控制模式

目前边缘农牧区采用风光互补发电,由于通过各自逆变器运行,存在成本高、能耗高等问题。提出采用双Boost-Buck单一逆变器结构实现风光储联合发电共用直流母线方案,达到降低投资成本和运行能耗的效果。首先设计了基于V2控制双Boost-Buck变换器风光储联合发电的拓扑结构和电路,实现了输入电压在较宽范围内波动时输出电压仍然能够恒值控制的目标,同时采用电压斜坡补偿方法抑制了Boost-Buck电路自激振荡问题。接着基于蓄电池,制定了储能平抑风光波动、九宫分区跟随负荷、模糊充放电等控制策略,达到了风光储发电与逆变器无缝对接。其次基于风光储联合发电系统,进行了减小弃风光电量效益评估。最后基于风光储分布并网和孤岛离网控制模式,研发了软硬件装置,进行了仿真验证和试验测试。结果表明:逆变器输出电流具有良好的静、动态性能,同时实现了较好的经济性、有效性、稳定性和可靠性。