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。

适用于太阳电池的低应力高增益升压变换器

在太阳能开发利用过程中,升压变换器能实现较高升压比,但存在开关器件电压应力过高问题。为了降低开关器件电压应力,提出一种低应力高增益升压变换器基本结构,在提高电压增益的同时降低了电压应力。为了更好地适用于多种升压场合,将二次型升压网络、开关电感网络、开关电感电容网络和准Z源网络4种升压单元对其储能电感进行替换,得到一类低应力高增益升压变换器,分析了利用准Z源网络替代的高增益升压变换器工作特性,并与同类型变换器进行对比分析。最后,利用Matlab/Simulink仿真软件和实验样机验证了所提变换器理论分析的正确性和可行性。

适用于可再生能源的高增益升压变换器

由于可再生能源的输出电压水平较低,在并网的过程中须要使用升压变换器来提高电压水平。文章提出了一种高增益升压变换器,该变换器不仅能实现高电压增益,而且还能扩展电路结构以满足更高的升压要求。首先理论分析了所提出变换器的工作原理和开关器件应力,给出了器件参数设计方法;然后对比研究了该变换器的升压能力,分析了非理想器件对电压增益的影响;最后通过仿真模型和实验样机相结合的方法,验证了理论分析的正确性和可行性。

一种DC-DC升压变换器的动态建模及其数字补偿

针对广泛应用于核电子设备的稳压电源中的非理想型直流—直流(DC-DC)升压变换器进行了研究,提出了一种新的DC-DC变换器设计方案。首先,采用平均状态空间技术对非理想升压变换器进行动态建模,通过对状态方程进行状态平均,以到变换器的连续时间传递函数作为设计有效控制器的前提;然后,通过采用数字再设计和直接数字设计两种方法,对DC-DC升压变换器的数字控制器进行了设计,从而实现变换器的闭环控制和动态响应。仿真实验结果表明,提出的DC-DC升压变换器及其数字补偿设计不仅实现了预期的动态电压调节性能,而且在输入电压动态变化范围、瞬态响应时间和响应带宽方面相比于目前先进的设计方案具有优势。

Z源升压变换器电路建模与控制研究

为了研究Z源升压变换器的特性和控制策略,首先运用状态空间法建立基于Z源升压变换器数学模型,得到Z源升压变换器的小信号状态方程。推导出输入电感电流、滤波电感电流以及输出电压对占空比的传递函数,并分析了其频域特性,为控制器的设计奠定理论基础。然后设计出Z源升压变换器的控制方法—双闭环控制策略。最后,通过仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

一种交错并联分裂开关电容升压变换器

该文提出了一种可用于光伏储能系统的交错并联分裂开关电容升压(Boost)变换器。其输入、输出电流均连续,且具有2种典型的控制方式:对称控制(d_(1)=d_(2))和均流控制(d_(2)=1/(2-d_(1)))。d_(1)、d_(2)分别为2个开关管的占空比。对称控制下,电压增益为传统Boost的(1+d_(1))倍,所有功率管的电压应力均等于输入电压U_(in)与输出电压U_(o)和的一半。均流控制且电流连续模式下,无需检测输入电流,即可在全占空比范围内实现两相电感的均流控制,且电压增益为G=2/(1-d_(1)),一个开关管和一个二极管的电压应力等于U_(o)/2,其余功率管的电压应力为U_(in)+U_(o)/2。该文详细分析了所提变换器在电流连续模式下的工作原理和2种控制方式下的稳态特性,并通过一台500W/50kHz的样机实验验证了理论分析的正确性。

DC/DC升压变换器串级控制

为改善DC/DC升压变换器的控制性能 ,设计了一种串级结构的控制器。控制器的外环采用PI控制算法 ,以电容电压为被控量 ;内环则采用积分增益可调的PI控制算法 ,以电感电流为被控量。该种结构的控制器不但有效解决了系统非最小相位特性给控制器设计带来的难题 ,而且可使被控系统获得良好的动态特性 ,并对系统参数变化有着很强的鲁棒性。对DC/DC升压变换器的仿真结果表明 。

一种耦合电感高增益双管升压变换器

与隔离型拓扑相比,非隔离型拓扑结构简单且实现成本较低;相对于传统Boost变换器,双管结构升压变换器开关管电压/电流应力较低,开关管的导通损耗小,电压增益更高。提出一种耦合电感高增益双管升压变换器,该变换器具有电压增益大及开关管电压/电流应力低的特点。给出变换器的主要工作波形,详细地推导变换器的稳态工作原理,给出理想情况下变换器的电压增益并分析漏感对电压增益的影响,与常见的高增益DC/DC变换器进行性能对比,最后根据所提出的电路拓扑以及参数设计指标,设计并制作一台200 W原理样机。实验结果证实了理论分析的正确性。

DC/DC升压变换器非线性输出反馈控制

由于 DC/ DC升压变换器的非线性以及由升压带来的非最小相位特性 ,使得其控制问题遇到了一定的挑战。为改善 DC/ DC升压变换器的控制性能 ,设计了一种非线性输出反馈控制器。该控制器仅采用系统输出信息作为反馈控制量 ,结构简单 ,易于实现。同时 ,该控制器具有良好的动态特性 ,并可使 DC/ DC升压变换器的平均系统指数稳定。通过对 DC/ DC升压变换器的仿真结果表明 。

升压变换器的电流环预测控制算法

通过数学分析建立了升压变换器的电压控制外环、电流控制内环的系统模型,提出了一种电流预测控制算法,将电压控制器产生的电流指令作为电流预测值使用,以提高变换器的动静态特性.建立了基于Saber-Designer平台的系统控制仿真模型,在相同的实验条件下,对系统电流内环分别采用预测控制算法与普通PI控制算法进行仿真研究.仿真结果表明:电流预测控制算法能有效地改善系统的动态特性.

准Z源升压变换器的软开关技术仿真研究

在具有相同输入电压、开关管占空比相等的条件下,准Z源升压变换器拓扑可以提供比传统升压变换器拓扑更高的输出电压,具有效率高、实用输出电压范围广的优点。在准Z源升压变换器的基础上设计了一种软开关电路,用辅助开关管代替原拓扑中的二极管,实现了主开关管的零电压开通。在MATLAB/Simulink环境下对该软开关电路进行了仿真。仿真结果表明,改进后的准Z源升压变换器能降低主开关管的开关应力与续流二极管的通态损耗,增强了系统的稳定性,可以提高开关器件的使用寿命。

高性能PWM型DC-DC升压变换器研究

设计了一种单片集成PWM型电流模式升压变换器，芯片内部集成了耐压22V的DMOS功率开关管，开关频率为1．6MHz，采用1．5μm BCD工艺实现。芯片具有很宽的输入电压（2．7～14V）、高效率（85％）、低关断电流、快速暂态响应和低功耗等特性，适宜于用作便携式设备的电源管理，也可作为IP核，嵌入同种工艺下的其它芯片。文中除了对芯片设计方法、思路及主要电路模块结构的设计方案进行讨论外，还提出了减小单片集成开关电源噪声的措施。

基于辅助谐振换流的新型ZVS-PWM升压变换器

提出了一种基于辅助谐振换流的新型ZCS-PWM升压变换器,即通过采用简单的有源辅助谐振网络实现了主、辅开关管的软开关,主开关管实现了零电压零电流开通、零电压关断,开关管电流电压应力小,辅助开关管实现了零电压零电流关断、零电流开通,特别适用于以IGBT作为开关器件的高电压大功率场合。以其在Boost变换器的应用为例分析了它的工作原理、软开关实现条件,给出了谐振参数的设计方法,该软开关设计思想可以推广到其他基本的DC-DC变换器中。制作了一台使用IGBT的3 kW-16 kHz的实验样机,通过仿真和实验验证了该变换器的有效性。

新型准Z源级联升压变换器

在准Z源升压变换器的基础上提出一种新型的准阻抗源级联DC-DC变换电路,在开关管占空比和输入电压相同的情况下,具有范围更广的实用输出电压并且效率更高。电路拓扑由大升压比阻抗网络依序级联构成,大升压比阻抗网络是由储能电感L1和依序级联的两个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元串联构成。用MATLAB/Simulink对电路仿真,最后在仿真结果的基础上用TMS320F2812搭建出实验电路,实验结果和系统仿真结果共同验证了电路结构的可靠性和正确性。

基于L4981A的直流升压变换器的设计与实现

提出了一种用于轨道列车直流升压变换器实现的解决方案。变换器的设计充分利用了具有高功率因数PWM控制芯片L4981A的Boost功率校正电路结构,实现了稳定的直流升压功能。首先分析了其工作原理,其次描述了电路设计中的相关参数计算和选取,最后给出了直流升压变换器电路的实验结果分析。本电路控制电路简单、元器件少、成本低,具有一定的实际应用价值。

一种高性能DC-DC升压变换器的设计

设计了一种内部集成控制电路和DMOS功率开关管的单片集成电流型PWM升压变换器。该芯片的开关频率为1．6MHz，采用1．5μmBCD工艺实现，具有很宽的输入电压范围（2．7～14V）、高转换效率（负载电流1～500mA）。给出了芯片设计方法、思路及主要单元电路模块，如振荡器、输入比较、PWM比较及过温保护电路，的设计方案，总结了该芯片设计中应注意的次谐波振荡和开关噪声问题。仿真及实验测试结果充分验证了芯片的各项性能。

多级并联电流反馈型DC-DC升压变换器中的分岔与混沌

该文利用二维非线性映射的分岔理论分析了多级并联电流反馈型 DC-DC 升压变换器中的分岔与混沌现象,并得出其在相同参数配置下随着级联数增加的变化规律。该文采用离散时间模型法建立了系统在连续电流工作状态下的离散时间映射关系式,并在此基础上进行了分析和计算机仿真。

一种特种车辆用升压变换电源的研制

以实际工程为应用背景,应用先进的高频功率变换技术,研制出满足某型特种车辆使用要求的升压变换器。该变换器采用推挽式主电路拓扑结构和带逐脉冲比较控制的三闭环结构,通过优化电路参数,改进变压器绕制工艺和系统布局等技术措施,解决了变换器存在的偏磁和关断尖峰大等实际问题。此外,升压变换电源采用了模块化设计和冗余配置,有效地提高了系统可靠性。经实车使用证明,该装置具有体积小、重量轻、可靠和效率高等特点。

含电压提升单元的非隔离升压变换器

提出一种新型的非隔离型高升压变换器拓扑,该变换器由一个基本Boost单元和耦合电感、电容、二极管组成的电压提升单元(coupled inductor capacitor diode cell)构成。该变换器增益比传统Boost变换器高N倍电压增益,可有效避免高升压应用场合极大占空比的出现。由于CICD单元中储能电容存在,开关管电压应力降低,因此可以选择低电压应力器件来提升效率;储能电容同样降低了输出二极管的电压应力,缓解了反向恢复问题,进一步提高了效率;CICD升压单元中二极管实现了零电流关断,解决了二极管的反向恢复问题。首先对拓扑的推演进行了阐述,然后详细分析了变换器工作原理及性能特点,最后通过saber仿真验证了理论分析的正确性。

高效高功率密度非隔离升压变换器

针对非隔离DC/DC升压变换器,可通过采用合适的功率拓扑结构,并引入新的滤波方式来有效地提高其功率密度。对Weinberg、填谷式移相全桥以及Super Boost等三种高效升压拓扑进行了同等功率变换情况下的仿真分析,结果表明带纹波抵消支路的耦合电感Super boost拓扑输入输出电流均连续,且具有最高的功率密度。