动态参考电流控制三态Boost变换器的性能分析

为了提高工作于伪连续导电模式(pseudo continuous conduction mode,PCCM)的三态Boost变换器的效率、负载范围和瞬态响应性能,研究了一种动态参考电流(dynamic reference current,DRC)控制策略.详细分析了DRC控制三态Boost变换器的工作原理,并比较了采用恒定参考电流(constant reference current,CRC)控制和DRC控制的三态Boost变换器的效率和负载瞬态响应性能,分别推导了它们的负载范围表达式,最后,通过实验对理论分析进行验证.研究结果表明:与CRC控制相比,DRC控制三态Boost变换器的轻载效率提高了14%;在全负载范围内均能工作于PCCM模式,负载范围宽;负载减轻和增加时,调节时间分别减少了37.5%和32.0%,电压超调量分别减小了69.7%和61.9%,瞬态响应性能好.

伪连续导电模式Buck变换器的动态参考电流控制策略

为了提高工作于伪连续导电模式(PCCM)的Buck变换器的效率和瞬态响应速度,提出了一种新型动态参考电流(DRC)控制策略。DRC控制方式通过采样Buck变换器的电感电流信号和负载电流信号,并将两者进行加权平均,获得电感续流的动态参考电流信号。与传统恒定参考电流控制的PCCM Buck变换器相比,DRC控制的PCCM Buck变换器通过反馈负载电流提高了电路的轻载工作效率以及轻载时的输出电压纹波。通过引入电感电流信息和负载电流信息提高了电路的动态性能。仿真与实验结果均验证理论分析的正确性。

基于光伏动态电流参考值的两级式光伏并网系统低电压穿越控制策略

随着光伏接入容量的不断提升,电网电压跌落时光伏脱网会影响系统稳定运行,因此光伏系统应具备低电压穿越(LVRT)能力。然而,目前常用的两级式光伏并网系统LVRT控制策略存在光伏动态响应慢及控制效果受限于光伏P–U特性曲线的数学模型精度等问题,且未考虑局部阴影条件下的适用性。基于此,提出一种基于光伏动态电流参考值的LVRT控制策略。首先,在建立两级式光伏并网系统及光伏电池P–U特性数学模型的基础上,分别对目前常用的基于定直流母线电压和基于光伏P–U特性曲线的LVRT控制的原理及不足进行了分析。其次,针对前级boost电路的控制构造了具有自适应收敛特性的光伏输出电流动态参考值以对光伏工作点进行直接调整。该策略无需对光伏P–U特性曲线数学模型进行求解,避免求解误差的同时加快了光伏动态响应速度。此外,在最大功率跟踪(MPPT)算法中引入故障解耦模块,在电网低电压故障期间对MPPT输出电压参考值进行锁定,避免MPPT无效运算带来的电压参考值偏移,使系统在故障结束时能以最快速度恢复至最大功率点。最后,通过仿真将所提策略与目前常用的基于定直流母线电压和基于光伏P–U特性曲线的LVRT控制策略在多种环境条件下进行对比。仿真结果表明:与定直流母线电压控制策略相比,所提策略下光伏动态响应快;与现有基于光伏P–U特性曲线的控制策略相比,所提策略不受P–U特性误差的影响,在辐照度变化尤其局部阴影条件下均能很好地实现低电压穿越。

三态直流升压变换器的微分平坦控制

针对伪连续导电模式下三态Boost变换器在传统控制器作用下瞬态响应速度较慢的问题,提出了一种基于动态参考电流和微分平坦控制的策略。首先,利用状态空间平均法建立三态Boost变换器的数学模型;然后,选定状态变量和输入控制变量,判别系统是否满足微分平坦控制条件;最后,建立了基于动态参考电流和平坦控制方法的控制系统,其中电流环采用动态参考电流方法,电压环采用基于期望前馈输入控制量和误差反馈量的微分平坦控制方法。仿真结果表明,相对于传统PI控制器,该微分平坦控制系统的系统瞬态跟踪时间更短,在受到干扰时有更好的抗干扰能力,提升了系统的鲁棒性。