基于非线性扩张状态观测器的交错并联Buck变换器无模型预测控制

针对交错并联Buck变换器在复杂环境下受到内外部扰动导致控制性能下降问题,提出一种基于非线性扩张状态观测器的无模型预测控制策略(NESO-MFPC)。建立超局部模型来替换原有先验物理模型,降低控制系统模型精度依赖。设计非线性扩张状态观测器估计超局部模型中未知干扰部分,并补偿到基于超局部模型的预测模型中去,提高抗干扰能力。设计无差拍预测控制策略,保证系统的快速动态响应。仿真结果表明,相比于传统控制方法,该控制策略具有更优的动稳态性能和鲁棒性。

具有快速瞬态响应和宽稳定范围的交错并联Buck变换器恒流控制技术

将电荷控制与4相交错并联Buck变换器相结合,应用于恒流输出场合,拓宽了变换器的稳定范围,提高了变换器的瞬态响应速度;将其与峰值电流控制的4相交错并联Buck变换器进行对比,建立并统一了两者的小信号模型。在统一模型的基础上,分析了2种控制方法下变换器的稳定性和瞬态性能,从理论上证明了在没有添加斜坡补偿的条件下,电荷控制比峰值电流控制具有更宽的稳定范围和更优的瞬态性能。最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。

交错并联Buck变换器本质安全的研究

为使Buck变换器以较小的最大输出短路释放能量满足本质安全要求,提出将交错并联技术应用于Buck变换器,以两支路交错并联Buck变换器为例进行研究,在与传统Buck变换器总输出电流相同的情况下,使电路的总电流输出纹波减小,输出电压纹波减小,且支路电流为总电流的1/2,减小了开关管和续流二极管的电流应力,总输出电流纹波频率变为支路的2倍,使输出滤波电容减小,这些都有利于实现本质安全。通过Matlab仿真比较本质安全的传统Buck变换器和交错并联变换器,最后证明所提方法的正确性。

改进型交错并联Buck变换器的通道控制

交错并联Buck变换器采用通道控制能有效提高变换器的轻载效率,但是减小导通通道数后,总输出电流纹波显著增加,基本丧失了交错并联的优点。针对这一问题,提出一种改进型的交错并联Buck变换器的通道控制方案,随着负载电流的减小,改变导通通道数的同时改变各通道控制脉冲的相位,在提高变换器轻载效率的同时,减小输出电流纹波,使交错并联技术在通道控制中的优点发挥到最佳状态。以4相交错并联Buck变换器为例,通过仿真和实验验证理论分析的正确性。

交错并联Buck变换器单电流传感器均流控制

为解决多相交错并联Buck变换器均流控制中存在的控制环路多等问题,探讨了一种单电流传感器均流控制策略。基于三相交错并联Buck变换器,通过输入电流重新构建每相电流,探究采样周期内重构相电流和平均电流的关系,利用占空比补偿原理,解决相电流失衡问题。仿真和实验结果表明:在不同输出电压与不同负载情况下,利用单电流传感器均流控制策略可以实现稳定的电压输出和良好的均流性能,验证了新控制策略的正确性和可行性。

交错并联Buck变换器轻载效率的优化设计

为了提高交错并联Buck变换器的轻载效率,在之前通道控制的基础上,提出了轮换型通道控制方案。当变换器工作在满载时,采用PWM控制方式;当变换器工作在轻载时,采用PFM控制方式,减少了因某一通道开关器件长期工作所带来的老化效应,使得变换器在全负载范围内具有更高的效率。以4相交错并联Buck变换器为例,通过仿真和实验验证了理论分析的可行性。

交错并联Buck变换器设计及仿真分析

介绍了交错并联技术的基本原理及其优点,并分析了两通道交错并联Buck电路的工作过程,通过具体的实例说明了Buck变换器的设计过程,使用PSIM仿真软件对设计的电路进行仿真印证,仿真结果表明,交错并联技术可以减小输出电流纹波和增大纹波频率,降低滤波电容和磁性元件的要求,提高变换器的功率密度。

交错并联Buck变换器在电源抗扰动技术中的应用

交错并联变换器的主要特点是所用的变换器共用一个输出滤波器。在效率超过90%的前提下,输入、输出电容上的电流纹波小,负载变化时的动态响应更快,处理功率的能力更强。可以通过错相驱动每个并联变换器的控制信号来实现,使得有效开关频率得到提高,交错并联Buck变换器具有抵抗输入电压和负载扰动的能力,实现输出电压稳态无静差的要求。

四相交错并联Buck变换器的单周控制

分析了四相交错并联Buck变换电路,提出一种单周控制与PID结合的改进型单周控制方案,以提高输出电压动态响应。采用该方案的变换器输出纹波低,且具有优异的抗扰动性。理论和仿真结果证明了该控制方案的可行性和有效性。

交错并联Buck变换器的快速脉冲电流输出研究

将脉冲宽度调制(PWM)调光策略与电荷控制四相交错并联Buck变换器相结合,可输出具有快速上升沿/下降沿的脉冲电流,适用于脉冲负载场合。分析了两种PWM调光策略(两电平调光和开关管调光)下变换器的工作原理,并通过实验结果对比分析了变换器采用这两种调光策略作为输出电流实现方式时瞬态性能的差异。实验结果表明,两电平调光策略下变换器的输出电流上升/下降过程平稳缓慢,开关管调光策略下变换器的输出电流上升/下降过程迅速,但上升沿有微小过冲。

一种三相交错并联BUCK变换器在高速BLDC控制中的应用

永磁无刷直流电机由于结构简单,不需要额外励磁,效率高和功率密度大等优点,成为当今高速电机的研究热点,广泛应用于航空航天、汽车及船舶等工业。针对高速永磁无刷直流电机的调速要求,研究了一种前级交错并联BUCK变换器,与传统BUCK变换器相比,不但降低了输出电流纹波,而且还改进了动态响应,提高了系统功率密度。最后搭建了MATLAB/Simulnk仿真模型,验证了理论分析。

交错并联BUCK变换器的仿真研究

目前双向DC/DC变换器是电力储能系统的重要组成部分,而其中BUCK电路是其最基本的拓扑之一,交错并联技术指的是并联运行的各通道的控制信号频率相同,并且相位互相错开的运行模式。因此文章分析了交错并联BUCK变换器的工作过程,并且通过PSIM仿真对每相交错并联BUCK变换器进行了验证,结果表明,交错并联技术能减小输出电流纹波,并且有相数越多,越能降低纹波的效果,提高了变换器的效率。

基于新型CD单元的两相交错并联高增益Boost变换器

为减少基于电容-二极管(CD)升压单元的两相交错并联高增益Boost变换器的CD单元数量,提升变换器电压增益,提出一种最后两级CD单元电容并联充电、串联供电的新型两相交错Boost变换器拓扑结构,进一步发挥CD单元的升压能力。分析新型3CD、4CD两相交错并联Boost变换器的拓扑演化过程,提出新型NCD两相交错并联Boost变换器的拓扑演化规律。以新型4CD两相交错并联Boost变换器为例,分析变换器工作原理,以及电感、电容寄生电阻对变换器电压增益的影响。最后在StarSim硬件在环实验平台搭建1 kW的新型4CD单元交错并联Boost变换器,验证该文所提拓扑的正确性。

基于双向交错并联变换器的电池模拟器研究

动力锂离子电池测试既要考虑安全性、便捷性,也要考虑测试时间和硬件成本等因素。在保证测试精度前提下,将非线性电池模型与电力电子开关器件相结合,基于三阶RC等效电路模型,采用交错并联Buck-boost变换器作为电池模拟器的主电路拓扑,实现对真实动力电池的替代测试。首先分析了电池等效电路模型及其参数辨识原理。其次研究了电池模拟器工作原理和双向交错并联Buck-boost变换器控制策略,并设计了控制器参数。最后搭建了电池模拟器试验平台,试验结果表明该电池模拟器可以较高精度地实现对电池伏安外特性的模拟,可以满足对动力锂离子电池的测试需求。

基于神经网络的微电网交错并联变换器的改进自抗扰控制

针对混合储能微电网在负载突变、扰动加入等多种复杂工况下引起的用电端降压接口的电压质量降低的问题,文章设计了一种以改进线性自抗扰为主要控制器,以BP神经网络为辅助参数优化算法的闭环控制策略。首先,根据六路交错并联变换器的电路拓扑建立时域下的数学模型,并对系统总扰动进行重构,将总扰动分解为模型未知扰动和外界扰动,分别利用观测器进行估计,形成了改进线性自抗扰控制,提高系统的扰动观测能力和观测精度;其次,为使系统获得控制参数的实时优化能力,引入BP神经网络,对控制器参数进行实时整定;最后,搭建了混合微电网六路交错并联变换器的数字仿真模型和半实物仿真模型进行验证,并与PI,LADRC进行了比较。结果显示,所提控制策略不仅具备优异的输出电压质量,而且使系统获得了更好的稳定性与鲁棒性。

基于状态分解的三电平变换器交错并联技术

三电平变换器交错并联技术是满足大容量和高功率应用的重要途径,但传统交错并联难以避免环流较大的缺点。此处提出一种基于状态分解的新型交错并联技术,将两个并联三电平变换器视为一个整体进行调制,利用传统的五电平空间矢量方法计算出相应开关状态。在此基础上,优先考虑系统环流的影响,将五电平状态灵活地分解为对应的三电平状态。相较于传统交错并联技术,所提出的方法在进一步减小输出电流谐波的同时,还能有效抑制环流幅值,并通过仿真和实验验证了新型交错并联技术的可行性与有效性。

基于自适应超螺旋滑模观测器的Buck变换器无模型预测控制

针对三相交错并联Buck变换器在外部干扰下影响系统鲁棒性和动态性能的问题,本文提出一种基于自适应超螺旋滑模观测器的无模型预测控制策略。首先,建立超局部模型代替原有的数学模型,设计自适应超螺旋滑模观测器估计超局部模型中的动态部分。然后,引入最小二乘法预测电流误差趋势,动态调整观测器增益矩阵。最后,构建离散方程,设计代价函数,实现无模型预测控制。实验结果验证了所提算法可以有效抑制因外部扰动产生的稳态误差,且相较于传统无模型预测控制具有更好的鲁棒性和动态性能。

多路LLC谐振变换器交错并联均流控制

LLC谐振变换器多路交错并联具有良好的应用前景,然而谐振元件的参数偏差会导致各路LLC谐振变换器电流不均衡的问题。为了解决这一问题,通过将二次侧的同步整流替换为可控整流方式,利用各路输出电流作为控制信号对二次侧进行脉宽调制控制,提供附加的电压增益,形成均流控制环路,保证各路的电压增益相同,从而实现多路LLC谐振变换器在相同开关频率下运行的均流调节。介绍了该控制的原理及实现方法。基于电磁暂态过程进行仿真,得出不同负载率下的电流不平衡度;同时搭建100 W的实验样机,在电流不平衡度最大的工况下,验证了该均流控制方法的可行性和有效性。

交错并联磁集成双向Buck/Boost变换器电路放电能量分析

为了提高双向开关变换器的本质安全特性,并实现大功率,低纹波电压,同时减小开关电源的体积与成本,将交错并联磁集成技术引入到双向Buck/Boost变换器电路中,建立了一种本质安全型交错并联磁集成双向DC/DC变换器拓扑图,从Buck变换器模态和Boost变换器模态两个方面,分析磁耦合对于纹波电流的影响,并通过对耦合系数取值的研究,使其达到电气特性和本安特性最优,得出两模态下等效电感和内部本质安全等效电感。推出了双向交错并联磁集成变换器本安判据,最后通过仿真验证了理论分析的正确性。

交错并联LLC谐振变换器均流技术

针对交错并联LLC谐振变换器器件参数不一致引起的相间电流不均衡问题,提出一种在变换器二次侧串接耦合电感的均流方法。通过在变换器二次侧串联耦合系数为-的全耦合电感,使变换器两路输出电流进行反向耦合,在实现两相间均流的同时,又避免了耦合电感的漏感对变换器一次侧谐振产生影响。分析了耦合电感实现均流的工作原理,建立了基于串联耦合电感的谐振变换器交流等效电路模型,对改进后的变换器的均流效果进行了分析,并通过仿真和实验对所提方法进行了验证。研究结果表明:耦合电感对变换器电压增益的影响随耦合系数绝对值的增大而减小,耦合电感量越大变换器的均流效果越好。