新型双输入Boost变换器

针对传统的多输入变换器(MIC)具有电路结构复杂、电压增益低或开关器件电压应力高的问题,提出了一种新型双输入Boost变换器拓扑结构,该拓扑由2个完全一致的基本Boost变换器子拓扑构成,每个基本Boost变换器的功率开关管分别并联一个功率二极管,在单输入状态时一个始终导通,另一个始终关断;在双输入状态时,2个功率二极管全部关断。分析了2种输入状态下的工作原理及各个阶段的工作模态,结果表明该变换器适合工作在双输入状态,且在此状态时可以实现2种不同性质的电源输入,具有电压增益高、开关器件电压应力低等优点。研制了一台输出功率为240 W的双输入Boost变换器原理样机,通过实验验证了理论分析的正确性。

一种双闭环控制隔离Boost变换器起动控制策略

隔离Boost变换器起动期间,由于低输出电压导致过冲电流,对变换器造成损坏。提出一种新的隔离Boost变换器软起动控制策略,研究双闭环控制下具有起动电路隔离Boost变换器的起动过程。在提出的控制策略作用下,具有起动电路的隔离Boost变换器起动过程分为Flyback、Hybrid、Boost工作3个工作阶段。详细讨论该起动控制方法及其各个阶段的特点。在峰值电流控制方法下,输出电压在Flyback工作阶段从零开始建立。引入Hybrid工作阶段,同时实现了占空比平滑变化和输出电压平滑建立,该控制策略有效地抑制了起动电流过冲。实验结果验证了理论分析的正确性。

双Buck/Boost集成双有源桥三端口DC-DC变换器

在传统的双有源桥变换器的基础上集成两个双向Buck/Boost电路,提出了一种双Buck/Boost集成双有源桥三端口DC-DC变换器,该变换器实现了桥臂开关管的复用,提高了功率密度。以光伏-蓄电池混合发电系统为例对该变换器拓扑进行分析,采用移相+PWM进行控制,通过控制移相角实现输入与输出端口间功率传输,通过调节占空比来匹配输入端口电压等级,以实现光伏端口的最大功率点跟踪和平衡蓄电池端口的能量传递。分析了该变换器的工作原理、稳态与软开关特性,该变换器较大程度地改善了传统移相控制下DAB在移相角较小时的软开关条件,使得在宽工作范围内能够实现所有功率开关管的软开关。最后建立300W实验样机进行方案验证。

双电源输入磁集成开关电感Boost变换器

为了提高双电源输入Boost变换器的电压增益,降低输出电感电流纹波,提出了一种双电源输入开关电感磁集成Boost变换器。将开关电感单元替代双电源输入Boost变换器中的储能电感,并将所有开关电感单元中的电感集成为一个耦合电感。分析了变换器的单电源输入和双电源输入状态下的工作模态,推导出变换器在不同状态下的电压增益表达式,并推导得出变换器的暂稳态电感,对暂稳态电感的研究推导得出该类变换器耦合电感耦合度的设计范围。最后制作实验样机对该分析进行验证。结果表明双电源输入磁集成开关电感Boost变换器具有优良的综合性能。

一种双极性增益Boost变换器研究

研究了一种双极性增益Boost变换器,它不仅具有传统Boost变换器的升压特性,而且具有双极性增益特性,即对于正、负输入电压,均能得到正极性的直流输出电压。因此,该双极性增益Boost变换器可直接用于功率因数校正变换器。本文分析了该双极性增益Boost变换器工作于电感电流连续模式(Continuous Current Mode,CCM)时的工作模态,分析了正、负输入电压情况下,该双极性增益Boost变换器的直流稳态特性,分析结果表明该双极性增益Boost变换器具有与传统Boost变换器相同的升压特性。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。

基于双脉宽调制的交错Boost集成型CLLLC谐振变换器宽增益控制策略

交错Boost集成型CLLLC谐振变换器具有高增益、高效率等优点,在使用脉宽调制时理论上可得到较宽的电压增益范围,但其在现有的定频同步PWM下会随着占空比逐渐偏离0.5而出现越来越大的电流尖峰,导致占空比调节范围受限,其电压增益范围相比于传统的谐振变换器无明显优势。为实现宽增益,该文采用双脉宽调制的方法克服了定频同步PWM的缺点,提出定频同步双脉宽调制与变频双脉宽调制两种调制方式,并通过分析,构建两种调制方式的切换点,最终形成一种宽增益控制策略。该文分析了所提出宽增益控制策略的工作原理及运行特性,并通过实验验证了该控制策略的可行性与理论分析的正确性。

交错控制双输入Boost变换器的能量传输模式及输出纹波电压分析

多输入Boost变换器较传统并联方式工作的Boost变换器而言,具有体积小、成本低、增益高、控制方式灵活等优点,因此在新能源联合分布式发电系统中具有广阔的应用前景。但由于多输入Boost变换器存在多个输入电压及功率开关管,导致其供能模式及输出纹波电压较传统Boost变换器要复杂得多。为给多输入Boost变换器的分析和设计提供正确的理论指导,该文对采用交错控制的双输入Boost变换器供能模式及输出纹波电压进行深入研究。研究结果发现,电感L1存在完全电感供能模式(CISM)、不完全电感供能模式(IISM)和断续导电模式(DCM)三种供能模式;电感L2存在连续导电模式(CCM)和DCM两种供能模式。推导出各供能模式的临界电感,得到各供能模式的输出纹波电压解析式,据此给出双输入Boost变换器参数设计方法。实验结果验证了该理论分析的正确性。

单电感双输出Boost变换器的目标全息反馈非线性控制

单电感双输出Boost变换器具有非线性特性且输出端存在交叉调节,这给控制器的设计带来困难。为此文中采用目标全息反馈非线性控制方法对单电感双输出Boost变换器的控制器进行设计,以减少系统的交叉调节和其非线性特性带来的问题。首先,建立所研究系统的仿射非线性模型,选取系统状态变量与其对应的参考值形成偏差方程,并令该方程符合布鲁诺夫斯基标准型。然后使用线性最优控制理论对偏差方程形成的线性系统进行设计。同时文中还推导出目标全息反馈非线性控制方法的控制本质是可通过选取反馈参数来配置变换器系统的极点。最后仿真实验结果证明了采用的目标全息反馈非线性控制策略相比于共模差模电压控制策略有着更强的鲁棒性和更快的调节速度,并能有效的抑制系统的交叉调节。

基于Boost变换器升压的双绕组感应发电机的电磁设计

本文对一种利用Boost变换器进行最低转速输出电压升压的定子双绕组感应发电机进行了电磁设计。根据该电机具有两套定子绕组的特点,通过提高控制绕组与功率绕组的匝数比来升高控制绕组的电压,从而降低控制绕组励磁变换器电流的设计策略,同时可以省去功率侧的励磁电容器和控制侧的滤波电感,由此构成一种小电流励磁控制大电流功率输出的新型励磁控制系统。利用Boost变换器对最低转速时的输出电压进行升压调节,实现了材料利用率较高、电机安装尺寸较小等优点。

基于VISSIM的双Boost变换器建模和仿真研究

依据双Boost变换器的基本原理,用VISSIM软件建立了双Boost变换器的状态空间仿真模型,然后在同样参数条件下对双Boost和Boost进行了仿真和比较.仿真结果符合电力电子电路理论,表明了建模方法的正确性;比较结果说明了双Boost变换器较Boost的性能优越性.该仿真模型的建立为采取智能控制策略进行闭环控制和对实际电路的调试提供了新的思路和方法.

一种耦合电感双倍压单元高增益Boost变换器

为了进一步优化耦合电感型高增益Boost变换器性能,提升电压增益,将2组倍压单元与耦合电感原边和副边结合,提出了一种耦合电感双倍压单元高增益Boost变换器。耦合电感原边与二极管-电容组成的倍压单元消除了漏感影响,抑制了电压尖峰;耦合电感副边组成桥式倍压单元,副边电流双向交替,2个电容分别储能后一起放电,提高了电压增益,缓解了二极管反向恢复的问题。主要从变换器的工作原理及稳态性能两方面进行了分析,并通过实验平台制作了一台100 W的模型进行验证,理论与实验结果相一致。

Boost变换器的双闭环分数阶PI控制研究

为提高Boost变换器输出电压的控制性能和抗干扰性,提出一种电压环和电流环均采用分数阶比例积分(PI)控制器的双闭环控制方法.该方法在建立的双闭环分数阶PI控制系统数学模型基础上,结合控制系统频域设计理论设计出电流环、电压环的分数阶PI控制器参数,并利用Bode图分析了被控系统的稳定性和鲁棒性.Boost变换器的双闭环分数阶PI控制仿真结果表明,即使在电源电压、负载,以及期望输出电压的变化条件下,相比双闭环整数阶PI,以及电压环分数阶PI、电流环整数阶PI的两种控制情形,该方法能实现变换器具有更好的输出电压性能和控制鲁棒性.

基于双输入Boost变换器的拓扑分析和光伏MPPT控制研究

研究了一种基于太阳能光伏电池的双输入Boost变换器。首先介绍了常见的双输入Boost变换器拓扑结构,详细分析了双输入Boost变换器工作在电感电流连续导电模式(Continuous Conduction Mode,CCM)和断续导电模式(Discontinuous Conduction Mode,DCM)时的工作原理和工作过程。由于太阳能光伏电池具有供电不稳定的特点,根据太阳能光伏电池输出功率与负载功率的关系,在稳定输出电压和功率的基础上实现对新能源的优先利用。根据太阳能光伏模块P-V特性的非线性,采用扰动观察法实现对光伏模块的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)。基于PSIM仿真平台,搭建基于MPPT控制算法的双输入Boost变换器的仿真电路,并对仿真结果进行了分析。研究结果表明,所搭建的MPPT算法模型实现了最大功率点的跟踪。

单电感双输出Boost变换器的复合控制方案

为减小单电感双输出Boost变换器的交叉调节,提出一种复合控制方案。建立变换器仿射非线性数学模型,基于微分几何理论证明所建模型满足精确反馈线性化条件,构造出相应输出函数实现系统的线性化和解耦,进而分别为线性系统设计内模控制器和状态反馈控制器,并对满足控制系统稳定要求的反馈系数选取进行分析。与现有控制方法进行仿真比较,结果表明,所提控制方案具有更好的动态调节特性、更优的控制性能和更小的交叉调节。实验结果进一步验证了所提控制方案的可行性。

双闭环BOOST变换器系统模糊PID控制

模糊PID控制相较于传统PID(Proportional Integral Differential),不需精确的系统数学模型,利用模糊逻辑、根据模糊规则对PID参数进行实时在线优化。基于此提出一种双闭环BOOST变换器的模糊PID控制策略,以TMS320F28335为控制核心,搭建实验平台。实验结果表明:模糊PID控制策略不仅能够提高输出电压跟踪精度,还能有效抑制参数和负载变化带来的扰动,减小了传统PID控制下的超调与振荡,相较于传统PID控制方式,模糊PID控制在扰动下的动态压降和恢复时间明显减小,具有更好的动态响应。

基于双Boost交联拓扑的三相功率因数校正器

研究了基于双Boost交联拓扑的三相功率因数校正器,其主支路三相不控整流器通过外加并联功率因数校正电路来改善网侧电流波形,提高功率因数。首先对主支路的拓扑结构以及工作方式进行分析,总结该拓扑的特点,并针对其特点提出相应的控制策略以及参数设计方案。理论分析和仿真、实验结果表明:这种新型三相功率因数校正器适用于恒功率负载场合,只需通过控制从整流器的选相开关以及双Boost交联变换器即可获得稳定的6脉波直流输出电压、理想的功率因数以及总谐波畸变率,而仅有约1/5的功率经过双Boost交联变换器。

双BOOST变换器在逆变电源中的应用

针对半桥逆变电源电路的需求,设计了一种双Boost变换器。该电路由两个Boost变换电路组成,既实现了正负两路直流电压输出,又完成了输入端的高功率因数校正。

双闭环控制的改进二次型Boost变换器及稳定性分析

针对光伏电池输出电压低、波动范围大等问题,引入高增益DC/DC变换器,将光伏电池输出的低电压变换为稳定的直流侧高电压,从而满足光伏发电并网要求。在传统二次型Boost变换器的基础上,将开关电感与开关电容的拓扑相结合,提出改进二次型Boost变换器,并对其工作原理、关键器件波形进行分析,所提出变换器的输出电压增益比二次型Boost变换提高两倍,开关器件的电压应力降为输出电压的一半。为了保证输出电压的稳定,提出了电感电流内环、输出电压外环的双闭环控制策略,并利用小信号分析方法证明控制参数设计的合理性,搭建MATLAB/Simulink仿真模型,通过输入电压突变、输出电压突变、负载突变等三种工况来验证所提变换器的可行性。

一种用于光伏发电系统的Buck和Boost组合变换器研究

为适用于光伏发电系统宽范围的光伏阵列输出电压情况,将传统的Buck变换器与Boost变换器相结合,采用变换器合成的方式,研究了一种双开关Buck和Boost组合变换器。针对传统的Buck-Boost变换器控制比较复杂的缺点,根据该变换器的输入输出条件提出了三种工作模式,即Boost模式,Buck模式和临界模式。分析了该变换器的工作原理及其控制策略。与传统的Buck-Boost变换器相比较其具有正极性的输出电压和更宽的输入电压范围。仿真与实验结果表明该电路性能优良。

基于模糊控制的电动车双向DC-DC变换器研究

为了延长车辆续航里程,提高蓄电池的使用寿命,使用超级电容作为辅助的能量源,控制超级电容的双向DC-DC变换器对直流母线进行能量的回馈和补充,提高了电动车电源系统效率。根据蓄电池和超级电容的剩余电量及负载瞬态功率需求,提出了一种模糊控制器改善双能量电动车DC-DC变换器性能的方法。模糊控制器根据车辆运行的不同工况,自动地决策出一个合理的输出电流,进而控制双向半桥Buck/Boost式变换器的电流环。实验结果说明了控制系统具有良好的动态性、可行性、有效性。