Analysis and Optimization of Boost Converter Parameters in Internal Model Control for Voltage Source Converter-based AC Microgrids

This paper investigates integration of distributed energy resources(DERs)in microgrids(MGs)through two-stage power conversion structures consisting of DC-DC boost converter and DC-AC voltage source converter(VSC)subsystems.In contrast to existing investigations that treated DC-link voltage as an ideal constant voltage,this paper considers the non-ideal dynamic coupling between both subsystems for completeness and higher accuracy,which introduces additional DC-side dynamics to the VSC.The analysis shows parameters of the boost converter’s power model that impact stability through the DC-link.Carefully selecting these parameters can mitigate this effect on stability and improve dynamic performance across the DC-link.Hence,an optimization framework is developed to facilitate in selecting adequate boost converter parameters in designing a stable voltage source converter-based microgrid(VSC-MG).The developed optimization framework,based on particle swarm optimization,considers dynamic coupling between both subsystems and is also effective in avoiding inadequate boost converter parameters capable of propagating instability through the DC-link to the VSC.Simulations are performed with MATLAB/Simulink to validate theoretical analyses.

适用于激光器脉冲驱动系统的低纹波交错并联Boost变换器

设计了一种适用于激光器脉冲驱动系统的低纹波交错并联boost变换器,采用多路交错并联结构有效降低了系统重载下的输出电压纹波,理论空载最大输出电压120 V,最大输出功率119.2 W,重载下电压纹波低于5 mV。分析了交错并联Boost变换器的并联路数和每路电感放电时间间隔等参数对输出电压纹波的影响,并提出利用单路Boost变换器输出参数估算多路电压纹波的方法,可为交错并联Boost变换器并联路数的确定提供依据。

燃料电池混合动力汽车Boost电路固定时间控制

针对燃料电池混合动力汽车Boost电路在负载波动下的电压跟踪调节及扰动抑制问题,提出了一种基于双闭环自适应调节的固定时间控制策略。首先,考虑负载未知变化对电压跟踪调节的影响,结合浸入与不变方法,设计自适应负载估计器。其次,引入双回路反馈控制技术,利用PI控制法控制电压调节外部环路,提供内环参考电流;利用固定时间控制法控制电流调节内部环路,保证系统输出电压在固定时间内跟踪上参考电压,实现Boost电路自适应固定时间快速跟踪调节。最后,仿真和实验结果表明,与双PI控制回路策略相比,所提控制策略在负载波动下具有更快的调节性能和更强的鲁棒性。

Boost变换器滑模控制方法及其实验研究

通过对Boost变换器稳态平衡点的计算 ,可构造其时变滑模控制方法。该控制方法在滑模面的设计中引入了变换器参数的变化 ,并且充分利用Boost变换器独特的电路结构 ,具有较好的瞬态响应特性和启动特性。在理论分析的基础上 ,给出了详细的计算机仿真及电路实验结果。

基于时延反馈的Boost变换器混沌化控制

时延反馈是一种混沌或混沌化控制的有效方法,本文建立了电流模式控制DC-DC Boost变换器输出电压时延反馈混沌化模型,以非线性微分方程时延反馈混沌化理论为基础,研究了控制策略中不同控制参数对变换器混沌化的影响,并给出了控制参数的选择依据。时延反馈混沌化方法控制范围宽,结构简单且设计过程系统性强。同时,验证了变换器系统的混沌化对EMI的有效抑制,为相关混沌研究的工程应用提供了实现思路。

峰值电流型PFC Boost变换器斜坡补偿的时变模型和全局动态优化试验

建立连续峰值电流型PFC Boost变换器的时变模型,动态分析快时标不稳定现象的产生,并结合电路试验,分析常规固定斜坡补偿的不足.以斜坡补偿时变模型为基础,以工频输入电流正弦化为目标,提出一种全局优化的动态时变补偿设计理论和方法.基本原理电路试验结果表明全局优化动态补偿既消除了快时标不稳定现象,又获得了单位功率因数,达到了全局补偿优化的目的.

考虑谐波特性的Boost变换器动态相量模型

基于动态相量法建立了考虑谐波特性的Boost变换器动态相量模型,从理论角度论证了Boost变换器中的电感电流近似为锯齿波的合理性,通过对状态方程降阶,避免了直接采用时域微分方程进行动态相量运算所引起的状态方程阶数过高的问题。占空比不变、占空比跃变和输入电压跃变3种情况下的仿真结果表明该模型具有时不变、非线性的动态特性,具有精度高、误差小、仿真速度快等优点,能较好地分析电力电子装置的暂态过程。

基于谐波特性的简化Buck-boost变换器动态相量法建模与仿真

随着大量电力电子开关器件的应用,传统的正弦稳态或准稳态假定在分析某些快速暂态问题上已经难以兼顾速度和精度。动态相量法模型在分析此类问题上比传统的稳态模型精确,非常接近时域仿真结果,适合快速数值仿真。本文对含电力电子开关器件的变换器用动态相量法建立了数学模型,通过对Buck-boost变换器中电感电流和电容电压时域仿真结果的傅里叶(FFT)分析,提出使用直流分量近似时域结果,从而又简化和改进了Buck-boost变换器的动态相量模型。仿真结果表明该模型具有非线性、时不变的特点,能准确反映变换器暂态过程。

Buck-Boost变换器电流滞环控制策略的研究与改进

电流滞环控制策略具有稳态过程精度高、响应速度快的优点,但在负载电流突变过程控制效果不够理想。为了缩短变换器的动态响应时间,提高负载调整率,对电流滞环控制策略进行了改进,根据电容电荷平衡原理提出一种暂态电流滞环控制策略,并进行了详细地理论分析和数学建模。基于STM32F407VGT6开发板制作了Buck-Boost变换器样机,实验结果表明,应用暂态电流滞环控制策略后,负载调整率提高了1%左右,动态响应时间缩短了200μs左右。

固定导通时间半滞环脉冲序列控制Boost变换器研究

针对工作于电感电流连续导电模式的脉冲序列控制开关变换器存在的低频振荡问题,提出了开关变换器的固定导通时间半滞环脉冲序列控制技术,分析了固定导通时间半滞环脉冲序列控制连续导电模式Boost变换器的工作原理及其控制规律。研究结果表明,半滞环脉冲序列控制消除了脉冲序列控制连续导电模式Boost变换器存在的低频振荡现象。

具有快速动态响应的PCCM二次型Boost变换器

工作于电感电流连续导电模式(CCM)的二次型Boost变换器,其控制-输出小信号传递函数含有三个右半平面(RHP)零点和两个谐振峰值点,增加了控制环路补偿器的设计难度。提出了固定中间电感放电时间的伪连续导电模式(PCCM)二次型Boost变换器及其控制策略,其输入电感工作于CCM模式、中间电感工作于固定放电时间PCCM模式,消除了控制-输出小信号传递函数的两个RHP零点,在降低控制环路补偿器设计难度的同时,提高了动态响应速度,最后通过实验验证了理论分析的正确性。

PI补偿固定关断时间电流型控制Boost变换器的次谐波振荡机理及失稳边界

当电压外环反馈增益较大或变换器输出电容等效串联电阻（equivalentseriesresistance，ESRl较大时，采用比例积分（proportional．integral，PI）补偿的固定关断时间电流型（fixedoff-timecurrent．mode，FOT-CM）控制Boost变换器存在次谐波振荡现象，导致变换器工作在不稳定状态。PI补偿器中补偿电容电压是变换器电感电流和输出电容电压的线性组合，由此建立了PI补偿FOT-CM控制Boost变换器的降阶离散时间模型，研究了电压外环反馈增益和输出电容ESR对变换器稳定性的影响，阐述了次谐波振荡现象的产生机理。进一步，通过近似降阶离散时间模型，得到了PI补偿FOT-CM控制Boost变换器的近似临界稳定条件。结果表明，当输出电容ESR较小时，随反馈增益的增大，PI补偿FOT-CM控制Boost变换器通过倍周期分岔失稳；随着输出电容ESR的增大，变换器通过边界碰撞分岔失稳。为了避免次谐波振荡现象的产生，变换器需采用ESR较小的输出电容，且电压外环需设计较小的反馈增益。实验结果验证了理论分析的正确性。

Buck-Boost变换器工作模式及控制策略的研究

DC-DC变换器是实现电气系统电能变换和传输的重要设备,具有加速平稳、响应速度快的特点,但在具体使用环境下,变换器负载变化将对其性能造成极大影响。以Buck-BoostDC-DC变换器为例,分析了变换器的工作过程和工作模式,针对完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM),分别提出了对应的控制策略,系统自动判别负载变化情况,实现对输出电压的快速调节,使其始终稳定在期望值。对不同模式下的控制策略进行仿真,结果验证了所提出的控制策略能很好地改善Buck-Boost型DC-DC变换器的超调量、调节时间等动态性能。

Boost变换器负调电压建模分析

针对非最小相位系统Boost变换器右半平面零点产生的负调电压无法准确衡量的问题,建立了负调电压数学模型。根据负调数学模型分析了输入电压、储能电感、占空比、占空比变化量、负载、滤波电容等参数对负调电压的影响。研究结果表明:输入电压和占空比变化量仅影响负调电压的变化量;储能电感、占空比、负载、滤波电容不仅影响负调电压的变化量,同时影响负调电压的峰值时间。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

基于时间尺度的Boost变换器自抗扰控制

以Boost变换器的控制策略为研究对象,将自抗扰控制技术应用到Boost变换器的控制策略中,使被控系统不但具有良好的动态特性,而且对参数变化具有较强的鲁棒性。同时针对自抗扰控制参数难以整定的特点,介绍了自抗扰控制的参数整定基本原则,对Boost变换器进行自抗扰控制仿真,并和PID控制进行对比。最后,用时间尺度概念对Boost变换器的自抗扰控制进行参数整定。仿真结果验证了该方法确实可行。

电流控制型Boost变换器分叉行为的仿真和分析

研究了电流控制型Boost变换器的分叉行为,建立了符合实际电路限定条件下的离散迭代映射模型,采用分叉图和庞加莱截面,分析了电路参数对分叉行为的影响,并对产生切分叉和阵发混沌现象的电路参数进行了讨论。通过构造Matlab下的分段光滑开关模型,采用龙格—库塔(Runge-Kutta)算法,得到了Boost变换器的时域波形和相轨图,从而验证了离散迭代映射模型的正确性。研究结果表明电流控制型Boost变换器具有丰富的非线性动力学行为。

引信高压反激变换器升压时间动态特性

直列式引信高压电路的升压时间决定了引信的三级解保时间,是引信全电子安全系统的关键指标。通过对引信高压电路中反激变换器的工作过程进行动态分析和建模,推导出输出电压的动态模型,揭示了升压时间的变化规律,为引信高压电路的参数优化设计和闭环控制提供指导。通过Simulink建立引信高压反激变换器的模型,通过仿真验证了动态模型的正确性和升压时间的变化规律,并通过闭环反馈控制来达到升压目标。

基于网络控制的Boost变换器建模及时延分析

为适应电力电子系统集成化的要求,将网络控制引入电力电子领域,采用网络控制方式不仅能有利于电力电子模块化,还能提高系统性能。以电力电子领域常用的Boost升压变换器为例,基于状态空间平均法建立了其网络控制模型,分析了为保证系统控制要求的系统最大时间延迟,并给出了最大延迟计算方法,最后通过仿真验证了延时对系统稳定性的影响。

低输入电流纹波的交错并联三态Boost变换器

首先在分析交错并联三态Boost变换器(interleaved tri-state Boost converter,ITBC)工作原理的基础上,建立ITBC的小信号模型,通过推导控制-输出传递函数,分析不同续流控制策略对ITBC右半平面零点的影响;然后,在分析影响输入电流纹波大小因素的基础上,划分ITBC的工作模式,推导其对应的输入电流纹波表达式,研究输入电流纹波与电感电流放电阶段占空比之间的关系,即通过增大电感电流放电阶段占空比,改变ITBC的工作模式和减小输入电流纹波;再次,采用峰值电流定关断时间控制策略,ITBC在满足电感电流均流效果的同时,保证其宽负载范围工作于最小输入电流纹波的工作模式;最后,仿真和实验结果验证理论分析的正确性。

基于Buck-Boost矩阵变换器的异步电机调速系统控制策略

针对以Buck-Boost矩阵变换器(BBMC)为功率变换器的异步电机调速系统,提出一种基于有限时间控制的变频调速控制方法。首先,根据异步电机的给定转速,经基于PI-IP控制的矢量控制算法获得异步电机的给定电压,并以该给定电压作为BBMC的参考输出电压。再以BBMC中电容电压与电感电流作为系统控制变量,经有限时间控制算法得到BBMC中对应功率开关的占空比。再根据该占空比对BBMC中对应功率开关实施控制,由此可在BBMC输出端获得与其参考输出一致的输出电压,从而实现异步电机实际转速对其给定转速的准确跟踪,达到对异步电机转速进行准确控制的目的。最后通过仿真和实验对上述控制方法进行了验证。