一种基于输入串联输出并联移相全桥变换器的改进交错控制方法

地铁辅助供电系统中的DC-DC变换器输入电压和系统额定功率较高,因此不容易匹配合适的开关器件。为了减小开关器件的电压和电流应力,采用模块化的输入串联输出并联(ISOP)结构。该文对ISOP变换器的均压均流原理进行分析,推导出该变换器的数学模型并设计相应的控制器。随后对该变换器共用占空比控制模式进行分析和研究,验证了控制器设计的合理性。在PSIM仿真中,验证了电流交错控制方法具有减小输出电流纹波和在一定程度上减小滤波电容的作用。为了对系统的性能和寿命进行可靠的评估,该文提出一种改进型交错控制方法,将输出电流纹波控制在5%以内,通过Matlab进行仿真验证以确立这种方式的有效性。最后增加ISOP系统的单模块DC-DC变换器满功率40kW工况实验,验证了单个模块系统的输出稳定性和动静态性能。在此基础上搭建了ISOP系统的硬件实验平台,并进行小功率实验的调试,验证了均压均流控制方法的正确性。

交错控制双Boost型DC/DC变换器

提出一种交错控制双Boost型变换器,其包含有2个Boost单元,对应开关管的驱动信号相位差180°。对其在1个开关周期内的6种开关模态的开关通断情况和主要电压、电流的变化情况进行了详细介绍,并对变换器的性能特点进行了深入分析。实验结果表明该变换器具有以下特点:控制简单可靠,有现成的控制芯片可用;有源和无源器件都能实现软开关,不增加开关的电流、电压应力;与传统的Boost型DC/DC变换器相比,在输入、输出条件相同的情况下,输入电感和输出电容都可以减小,这是因为其输入电感电流和输出电压纹波频率都为开关频率的2倍,达到了倍频的效果。

基于三绕组变压器的锂电池组自适应交错控制均衡方案

为了解决锂电池组由于电池单体在制造工艺等方面的差异所引起的单体电压不一致性问题,本工作提出一种可以实现多种均衡类型的均衡方案,该方案由基于三绕组变压器的主动均衡拓扑以及与之对应的自适应交错控制策略组成,可控制能量在不同均衡对象之间灵活地转移以及根据电池组所处的状况实时调节均衡类型,使均衡电路始终在最佳状态下工作,实现电池组的快速均衡。最后通过仿真算例,验证了所提均衡方案能有效解决电池组不一致性问题,且具有较快的均衡速度。

新型多输入升压变换器的交错控制研究

在基于开关电容网络的多输入升压变换器中,由于其开关管必须同时导通、同时关断,因此很难实现对各输入源的独立控制.基于此,对开关电容网络的结构进行改变,并采用交错控制策略进行研究.首先对基于交错控制的双输入升压变换器的工作原理及性能进行了分析,然后通过拓扑推演得到了n路输入的高升压变换器.最后,进行了仿真和实验研究,实验结果表明:该变换器不仅具有较大的电压增益,而且允许所有开关管不同时导通、不同时关断,并且占空比不完全一致,实现了各输入源的独立控制,在新能源利用方面具有一定的优势.

交错控制双输入Buck变换器的工作模式及输出纹波电压分析

针对两路输入电压大小不等而导致交错控制双输入Buck变换器工作模式复杂、参数设计困难的问题,将变换器的两路输入电压分3种情况进行分析和讨论,并且建立了变换器工作于连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)的临界负载、电感电流和输出纹波电压数学模型。研究发现,变换器的临界负载随两路输入电压压差的减小而增大,电感电流纹波及输出纹波电压随两路输入电压压差的减小而减小;当两路输入电压相等时,变换器的临界负载达到最大,电感电流纹波及输出纹波电压达到最小。最后搭建了双输入Buck变换器实验平台,并通过给定的3组输入电压进行实验分析,实验结果验证了变换器的工作模式以及输出纹波电压数学模型的正确性。研究结果可为交错控制方式的双输入Buck变换器的参数设计提供理论依据。

一种基于交错控制的串联输入并联输出高效双全桥DC/DC变换器

在输入电压高、输出电流大的DC/DC变换器场合可以采用一种输入串联、输出并联(ISOP)的拓扑。ISOP拓扑的关键问题是输入电容的动态均压。文章分析了输入串联、输出并联的双全桥变换器输入不均压、输出不均流的原因;同时,在理论分析的基础上,应用Simulink软件对一种交错控制的变换器控制策略进行了建模和仿真,仿真结果验证了该控制策略的有效性。

基于交错控制的三电平升压型DC/DC光伏控制器研究

提出了一种应用于非隔离光伏并网系统的前级DC/DC三电平升压型变换器及其控制方法。该变换器采用Boost三电平(Boost Three-level,Boost-TL)拓扑结构,分析了其工作原理,推导并建立了系统的数学模型。为了减小输出电压和电感电流纹波,提出了采用两开关管移相180°的交错控制策略。同时,针对直流母线中点电位不平衡问题,通过采取一种调整开关管导通时间的方法,实现了两输出电容电压的平衡。该变换器具有体积小、器件电压应力低和转换效率高的优点。最后,搭建了23 kW的实验平台,通过仿真和实验验证了所提控制方法的正确性和有效性。

电力推进船舶开关磁阻电机交错控制策略研究

由于电力推进船舶开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)运行工况和负载实时变化,传统三段式调速很难通过试凑法来确定切换时刻的转速和开通角、关断角,如果选择不当将造成切换时刻转速或者转矩的波动,引起系统的不稳定。针对此问题,本文对传统三段式调速策略进行了优化,提出一种交错控制策略。最后在实验验证了该控制策略的有效性,改善了控制性能,提高了系统的稳定性。

SIDO Buck变换器的交错控制及稳定性分析

为了提高电压模式控制单电感双输出(single-inductor dual-output, SIDO) Buck变换器的稳定性,引入了交错延迟控制。在开关切换函数和系统状态方程的基础上,建立了最优交错延迟下该变换器的离散迭代映射模型,得出了变换器的工作路径和输入电压变化时的状态分岔图,并分析了变换器的分岔现象。同时与该变换器在无交错延迟下的分岔情况进行了对比分析。最后得到了交错延迟下的雅可比矩阵,并利用特征值对系统进行了稳定性分析。研究表明,在一定区间内,交错延迟能提高系统的稳定性,且电路参数变化影响稳定区间,而最优交错延迟能使稳定性大幅提高,这对提高电压模式控制单电感双输出SIDO Buck变换器的稳定性和分岔控制具有参考意义。

交错分时控制弧焊高频逆变电路的研究

针对目前焊接逆变电源的高频化要求,研究了一种采用多桥并联、交错分时工作实现高频的电压型逆变电路。该电路采用N个桥路并联工作,通过输出变压器的组合控制,使输出电路频率达到N倍频。同时,该电路不受开关管死区时间的制约,实现多倍频的电路工作频率,且控制方便、实现简单,具有很好的应用前景。在分析电路工作过程的基础上,对变压器漏感对能量传递及工作性能的影响进行了仿真分析,实验验证了电路的正确性。对电路具体实现具有重要的指导意义。

交错并联同步Buck转换器的电压滞环控制研究

随着处理器技术的发展,对电压调节模块提出了更高的要求,其主拓扑和控制方式也有了很大发展。交错技术能够以较低的开关频率实现高频输出电压波动,具有纹波互消、相间分流等优点;而电压模式滞环控制具有电路简单、无需反馈环路补偿、负载瞬态响应以及不限制开关导通时间等优点,因此二者的结合使用将成为一种发展趋势。提出了一种新型电压滞环控制方式,并对其工作原理进行了分析,最后通过仿真和实验验证了该方式的优越性。

时钟交错定频积分控制的三电平交流斩波器

在详细分析单相三电平交流斩波器工作原理的基础上,研究了其控制策略。提出时钟交错定频积分控制方案,实现单相三电平交流斩波器的闭环控制。给出时钟交错定频积分控制的硬件实现方法,通过仿真和实验对其进行验证。仿真和实验结果表明,时钟交错定频积分控制方案具有控制结构简单、硬件实现容易、动态响应快、谐波品质优良和功率因数高等优点。由于无输出占空比限制,时钟交错定频积分控制的单相三电平交流斩波器可以实现输出电压的满幅调节。时钟交错定频积分控制还可以扩展到电平数更多的多电平交流斩波器中。

时钟交错的定频积分控制技术—载波相移PWM技术的一种新拓展应用

载波相移PWM技术是一种适用于大功率电力电子设备的开关调制策略。本文从定频载波PWM技术的频域特性出发,推导出载波相移PWM频域特性的通式,并得到了载波相移SPWM技术的验证。在此基础上,将定频积分控制与载波相移PWM技术相结合,提出了时钟交错的定频积分控制技术。仿真和试验结果表明,时钟交错的定频积分控制技术能在较低的开关频率下实现较高等效开关频率的输出,具有谐波品质优越、动态响应快、跟踪性能好以及结构简单、实现方便等优点,非常适用于大功率电力电子设备。

输入串联输出并联的直流变换器控制策略研究

输入串联输出并联型直流变换器能降低开关管的开关应力,适用于高输入电压、大功率的直流变换场合。为了保证该变换器的可靠工作,必须确保其输入分压电容均压和输出电流均流。文中首先从能量的角度出发,分析了输入串联输出并联型直流变换器的输入均压和输出均流之间的关系,指出输出均流控制不能保证输入均压,而输入均压控制可以确保输出均流;然后提出一种新的输入均压的控制方法,在保证输入均压和输出均流的同时,该方法可以实现输入电压的均压控制与输出电压的调节相解耦,有利于分别独立设计各个输入电容电压和输出电压的闭环控制,同时交错控制下的电流纹波抵消效应使输出滤波电容得到了减小;仿真和实验结果验证了该方法的有效性。

输入并联输出串联变换器系统的控制策略

将多个直流变换器模块在输入侧并联和输出侧串联,得到输入并联输出串联直流变换器,它可以降低开关管的电流应力和输出整流二极管的电压应力,适用于高输出电压、大功率的场合。为了保证该变换器的可靠工作,必须确保各模块的输出电压均衡。本文从能量守恒的角度出发,揭示了该变换器中各模块的输出均压和输入均流之间的关系,指出可以直接控制各模块的输出电压以使它们均衡,也可以采用输入均流控制来实现输出均压。提出一种新的输出均压的控制方法,它对系统输出电压控制闭环没有影响。同时采用交错控制,可以有效减小输入滤波电容和输出电容。论文最后给出了仿真和实验结果,验证了该方法的有效性。

双输入Buck变换器的交错双沿调制方法

在多种新能源联合供电系统中,采用多输入直流变换器代替多个单输入直流变换器,能够简化电路结构,降低系统成本。首先分析了双输入Buck变换器的输入输出关系,它只决定于两只开关管的占空比,而与驱动信号的相位无关。然后分析了两只开关管的驱动信号之间的相位差与电感电流纹波的关系,采用交错双沿调制方法,使得电感电流纹波最小,由此可以提高变换器的动态响应速度和功率密度。搭建了一个400W的原理样机,实验结果验证了交错双沿调制方法的有效性。

用于光伏并网的交错型双管Buck-Boost变换器

双管Buck-Boost变换器拥有输入输出电压同极性和可升降压等特性,适合于两级式光伏并网逆变器中前级直流变换,但其同步开关方式需要较大的储能电感,且组合式开关方式控制电路复杂、实现工作模式无缝切换较困难。提出一种交错开关型双管Buck-Boost变换器,可使储能电感最小、控制电路简单,并实现无工作模式切换。分析了该变换器的工作原理和特性,比较3种开关方式下几个主要特性的优劣。最后通过一台3kW两级式并网逆变器,验证了所提变换器工作原理的正确性。

交错串联-并联双管正激变换器的一种均压方法

分析了交错控制输入串联输出并联组合式双管正激变换器输入端不均压现象及其起因。在此基础上提出新的控制策略。采样输入端串联分压电容电压的偏差,分时叠加于两交错串联模块主开关管的瞬时电流采样信号,应用峰值电流控制原理,直接调节两主开关管的占空比,实现其输入端功率均衡及均压。仅用一个交错PWM控制芯片和一个电压调节器,就可以同时实现对该组合式变换器的交错PWM、输出稳压和输入均压的综合控制,无需额外的同步电路和均压控制器。1kW样机的仿真和实验结果验证了该方法的有效性和可行性。

一种新型交错串并联软开关逆变器

从单端正激逆变器和硬开关存在的不足,提出了用两个单端正激逆变器并联,用软开关交错控制方法。交错并联逆变器即能使输出功率密度增加又能使电压频率增加一倍,减小了装置体积和输出纹波,同时降低了开关管的损耗。通过仿真和试验该控制该方法能达到预期效果,控制系统能稳定可靠地运行。

交错并联正激逆变器研究

在焊接系统中,为了提高焊接系统输出电压和电流的波形质量,针对单端正激逆变器存在的不足,采用两个单端正激逆变电源并联,即交错串并联逆变焊接电源。该电源脉冲电流频率是单端正激脉冲电流频率的一倍,可达到100 kHz,后接平波电感,这样焊接电流纹波小。两个单端正激逆变器都采用平特性,用于等速送丝熔化极脉冲弧焊时,电弧稳定,使用和调节方便。通过仿真和实验验证了该电路拓扑结构和控制方法的可行性。