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。

车载电源转换模块拓扑研究与设计

随着车载电源转换模块(VPCM)对功率因数、输入电流谐波、输出电压纹波、转换效率、EMC等性能的要求越来越高,选择合理、高效的拓扑结构至关重要。文章在研究现有拓扑结构的基础上,设计一款6.6kW功率等级的车载电源转换模块,其中前级PFC电路采用Dual-Boost拓扑结构,满足高效率、高功率密度无桥PFC的要求;后级高频隔离DC-DC变换器电路采用基于数字化控制的LLC谐振拓扑,满足其对转换效率和输出电压纹波的要求。

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.

“双循环”新发展格局下河南省消费提振策略研究

在分析和梳理近年来河南省居民消费现状的基础上,建立面板双向固定效应模型实证研究河南省居民消费支出的各种影响因素,结果显示:河南省城镇居民家庭人均可支配收入、物价水平、政府支出规模显著正向促进了河南省城镇居民家庭人均消费支出的增长,河南省农村居民家庭人均可支配收入显著正向促进了河南省农村居民家庭人均消费支出的增长,而模型中其他变量对河南省居民家庭消费支出的影响有限。结合实证结果和河南省实际提出以下建议以提振河南省居民消费:即采取多种措施,切实提高居民收入水平;加大补贴力度,增加政府促消费的措施;优化公共服务,加大政府福利性支出力度;进一步适度扩大进口规模,满足居民消费的多样性等。

基于新扩展移相双有源全桥变换器降压-升压模式下电流应力优化

为降低双有源全桥变换器在降压-升压模式下的电流应力,提出一种基于新扩展移相调制的电流应力优化控制策略.首先,将变压器两端输出高电平电压之间移相量定义为外移相角,再对比分析降压-升压模式下内移相角在变压器不同侧时变换器的工作特性,根据移相角之间的关系划分为3种工作模态,得到电流应力表达式和功率模型.然后,对比分析得到优化工作模式,利用拉格朗日乘数法算法获取电流应力最优的相移组合.最后,搭建实验平台在降压-升压模式下对变换器进行验证,实验结果表明电流应力优化控制策略显著降低变换器在降压-升压模式下的电流应力.

基于无源控制的车用双管升压变换器研究

新能源汽车能处于正确的电压级别下安全可靠地运行,DC/DC变换器发挥着重要作用,针对其现有控制方法多为线性控制,难以应对负载与输入电压参数多变的情况的问题;在非线性控制既无源控制的基础上引入了PI阻抗反馈补偿环路的概念,提出了一种PI阻抗补偿无源控制策略。为证明其优越性,与现有方法进行了比较。并针对负载与输入电压参数变化情况进行了模拟仿真,结果表明,该策略在输入电压跌落8 V后,仅产生了2 V的波动;负载突变为初值的一半时,仅用了不到0.01 s便重新抬升至给定电压值。由仿真结果可得,该策略不仅响应速度快、不会产生超调现象,而且在负载和输入电压发生较大变化的情况下,仍能很好的抵御外部干扰并保持输出电压的稳定性和优秀的电压纹波抑制效果,具有良好的鲁棒性。

单相单级式耦合电感型分裂源升压逆变器

面对全球资源日渐紧缺、环境问题日益严重、传统化石能源开发利用越发困难等新挑战,世界各国都在大力探索、发展新能源发电技术,以新能源为主体的新型电力系统是未来电力系统的发展方向。该文提出一种单相单级式耦合电感型分裂源升压逆变器及其调制策略,所提出的变换器具有如下特点:1)采用Δ型耦合电感,极大地提升变换器的输出电压增益,并具有高输出电压增益调节自由度。2)采用双Buck结构,有效抑制逆变桥臂直通电流,降低死区时间配置要求,提高变换器可靠性。3)高输出电压增益条件下具有高调制系数,从而有效提升输出电压波形质量。该文对该变换器的拓扑结构、工作原理、调制策略和输出特性等进行详细分析,通过仿真与实验验证变换器的可行性与有效性。

基于自适应模糊PID算法的锂电池组双层均衡控制

为提高电池重组时的均衡效率,在传统Buck-Boost均衡拓扑电路的基础上,设计了一种锂电池组双层均衡拓扑电路。组内采用Buck-Boost电路均衡,组间利用双向反激变压器进行均衡。均衡控制策略采用自适应模糊PID算法,以电池荷电状态(state of charge, SOC)为均衡变量,利用模糊控制算法对PID参数进行调节,缩短了均衡时间,提高了均衡效率。在Matlab/Simulink中搭建了锂电池组双层均衡拓扑电路和自适应模糊PID控制算法模型。实验结果表明:在不同工作状态下,所提出的电池组均衡拓扑及其控制策略将均衡时间效率平均提高了58.36%,验证了该方案的有效性。

基于制氢系统DC/DC的部分功率变换器研究

为了提高制氢效率,这里提出了一种调节电源与制氢系统负载之间电压差的部分功率变换器。在具有高电压增益高效双向直流变换器中,择优选取双有源桥(DAB)和隔离全桥升压(IFBB)的拓扑结构。首先,对DAB的两种调制策略(单移相(SPS)调制、双移相(DPS)调制)进行了电流应力的优化控制,从而获得了最优移相角。其次,基于器件应力因子(CSF)法,分析比较了最优移相角的两种调制策略下的DAB和同步整流型IFBB的拓扑结构。结果表明IFBB具有更低的CSF以及能够处理更宽的输入电压范围。最后,对部分功率变换器进行了设计、构建和分析。

无桥DBPFC变换器的虚拟超局部优化控制策略

针对传统平均电流控制的无桥Dual-Boost功率因数校正(DBPFC)变换器存在功率因数低、总谐波失真大、动态响应速度慢以及输出电压纹波较高等不足,文章提出一种虚拟超局部优化控制策略。通过坐标变换的方法建立了变换器在虚拟dq模式下的工作模型,实现对电流的无静差跟踪,并在此基础上设计了一种超局部优化控制策略,改善了基于数学模型设计的电流控制器对参数变化及内、外部扰动敏感的缺陷,克服控制器对参数的依赖。仿真和实验结果表明,文章所提虚拟超局部优化控制的无桥DBPFC变换器的功率因数可达0.996,总谐波失真为4.93%,且具有良好的动态响应能力和较高的电能质量水平。

基于CESO的SIDO Buck-Boost变换器自抗扰控制策略

针对单电感双输出Buck-Boost变换器两输出支路va和vb间存在交叉影响,暂态性能差等问题,提出一种基于级联扩张状态观测器(CESO)的自抗扰控制(ADRC)策略.首先,根据ADRC理论将主路和支路分别拟合为相互独立的系统,减少支路间的交叉影响;其次,设计CESO对系统总扰动进行估计,消除因传统扩张状态观测器不完全估计而造成的观测残差,并利用CESO对电路传感器高频噪声的抑制作用,进一步提高观测值的估计精度;然后,将观测值作用于ADRC的状态误差反馈控制率,以提高系统的暂态性能;最后,利用Lyapunov理论证明了控制系统的闭环稳定性.仿真结果表明:本文所提控制策略有效减小了两输出支路va和vb间的交叉影响,同时提高了系统的暂态性能.

基于双输入Boost变换器的拓扑分析和光伏MPPT控制研究

研究了一种基于太阳能光伏电池的双输入Boost变换器。首先介绍了常见的双输入Boost变换器拓扑结构,详细分析了双输入Boost变换器工作在电感电流连续导电模式(Continuous Conduction Mode,CCM)和断续导电模式(Discontinuous Conduction Mode,DCM)时的工作原理和工作过程。由于太阳能光伏电池具有供电不稳定的特点,根据太阳能光伏电池输出功率与负载功率的关系,在稳定输出电压和功率的基础上实现对新能源的优先利用。根据太阳能光伏模块P-V特性的非线性,采用扰动观察法实现对光伏模块的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)。基于PSIM仿真平台,搭建基于MPPT控制算法的双输入Boost变换器的仿真电路,并对仿真结果进行了分析。研究结果表明,所搭建的MPPT算法模型实现了最大功率点的跟踪。

注意促进效应:“一心两用”下的注意和记忆

注意促进效应表现为增加一个任务的注意资源会提高与之无关但是同时进行的记忆任务的表现。自提出后,研究者对其发生特点进行了大量研究,并提出了该效应的双任务交互模型。本文着重对近5年研究成果进行梳理,重新阐述了注意促进效应的产生机制,以及理论模型的新进展:双任务交互模型2.0,以期对“一心两用”下注意与记忆关系有更为全面和深入的认识。同时,从神经基础、测量指标和理论模型等方面提出了需要进一步探讨的问题。

高效率升降压变换器的电压前馈策略及控制方法

为解决Buck-Boost变换器Boost工作模式下变换器的暂态响应恶化的问题,采用双调制-单载波双模式控制方法确保变换器的高效率并自动平滑切换工作模式。在宽输入电压场合,为消除输出电压受输入电压扰动带来的波动,通过小信号模型的建立得出变换器的输入电压前馈函数,提出带输入电压前馈的双模式控制方法,进而保证变换器宽输入电压范围下的高效率以及良好的暂态响应。制作一台实验样机,通过实验对比引入电压前馈控制策略和未引入电压前馈控制策略的双模式控制方法下的变换器实验波形,验证所提电压前馈控制策略及控制方法的有效性。

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。

一种改进型双升压功率因数校正电路

针对双升压功率因数校正电路(dual boost power factor correction,DBPFC)输入电压采样和电感电流采样困难,控制电路复杂的问题,提出一种改进的DBPFC拓扑。该拓扑在MOS开关管的源极正串一个肖特基二极管以阻塞MOS开关管的体二极管,既可以采用电阻采样法来进行电感电流平均值取样,优化了控制电路设计。详细分析电路在一个开关周期内的工作模态和MOS开关管寄生电容对电路工作模态的影响,给出电路的重要仿真波形。对电路的功率损耗和效率进行了理论分析和对比。设计了基于该拓扑的实验样机,样机输出波形表明该电路抗扰动能力强,能够快速准确地实现功率因数校正。样机效率曲线验证了理论分析的正确性,表明电路在宽电压输入宽功率输出时均能取得良好的工作效率。

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。

一种零电压转换双升压有源功率因数校正变换器

针对双升压功率因数校正(DBPFC)变换器在低电压大电流输入时开关损耗大、效率偏低的问题,提出一种可实现零电压转换(ZVT)的有源DBPFC变换器拓扑。通过增加一个有源辅助谐振支路和适当的控制策略,可以大幅减少主电路开关管和升压二极管的开关损耗,同时并未增大各开关器件的电压应力。详细分析了变换器拓扑在一个开关周期内的工作模态,对软开关实现条件和实现类型进行了理论分析的同时给出了主要的仿真波形。设计了基于该拓扑的原理样机,样机输出波形验证了理论分析的正确性,表明各开关器件均实现了不同类型的软开关,样机效率曲线表明变换器能提升工作效率达到1.2%~2.2%。

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。

适合宽输入电压的单级升降压逆变器

光伏电池受环境、光照、温度等因素的影响,其输出电压范围宽,光伏并网逆变器需要完成逆变与升压两个功能。提出一种新型的适用于宽输入电压的单级式升降压逆变器拓扑,基于"虚拟变压器"的结构,在单级功率变换中实现逆变与升压的功能。采用高频的功率开关器件构成变比连续可调的虚拟升压变压器,替代传统笨重的工频升压变压器,使得逆变系统的体积、重量以及成本降低,易于集成,并且提高了变换效率。对该逆变器降压逆变与升压逆变的两种工作模式进行分析,给出调制策略的具体实现方案。仿真与实验结果表明,所提出的拓扑适合宽输入电压的升降压逆变场合。