基于分数阶PI~λD~μ控制的移相全桥ZVZCS变换器的研究

为改善电路性能,将分数阶PI^λD^μ控制应用到移相全桥ZVZCS变换器中。首先以Buck变换器为基础,结合移相全桥自身电路特性,建立移相全桥ZVZCS变换器的小信号模型;而后使用遗传算法分别寻优设计了最优分数阶PI^λD^μ控制器和最优整数阶PID控制器;最后基于Simulink平台搭建闭环电路仿真分析,比较移相全桥ZVZCS变换器分别处于两种控制器控制下的电路特性。仿真结果显示处于分数阶PIkD-控制器控制下的移相全桥ZVZCS变换器相较于处在整数阶控制下时,其在负载发生变化时的电压波动幅值更小、波动时长更短,具有更良好的动态性能。

移相全桥ZVZCS变换器及数字控制研究

针对利用变压器辅助绕组实现的移相全桥ZVZCS软开关电路 ,提出了一种基于DSP的数字控制方法 ,实现了移相全桥ZVZCS电路的数字化控制 ,分析了电路的工作原理 ,详细介绍了电路的数字化控制方案。通过一台 2 .

移相全桥ZVZCS变换器的分析及轻载时超前臂ZVS的改进

ZVZCS移相全桥零电压零电流变换器实现了超前桥臂的零电压开关(ZVS)与滞后桥臂的零电流开关(ZCS),其软开关的实现条件比ZVS移相全桥与ZCS移相全桥要好。全面分析了这种变换器的工作原理,并针对超前桥臂在轻载时实现ZVS效果不佳问题,提出了一种改进方法,增加了由2只电容器及1只电感器组成的辅助电路,设计了关键参数并利用MATLAB/Simulink进行仿真研究,仿真实验结果证明了该方法对改善超前臂ZVS效果不佳有效。

移相全桥ZVZCS变换器的数字控制与实现

基于变压器原边串联饱和电感和隔直电容的移相全桥主电路,构建了电源的数字控制系统,实现ZVZCS软开关控制。采用平均电流型控制方式,电源具有良好的稳态和动态特性。平均电流型控制方式需要检测电感电流的平均值信号,论文根据电感电流与变压器原边电流的对应关系,利用电流互感器通过采样变压器原边电流得到电感电流的平均值信号,省去了霍尔元件。数字控制方式可以通过软件调整死区时间,避免了在模拟控制条件下,由于死区时间固定而在高压轻载时实现超前臂ZVS困难的问题。并且,提出了一种简单有效的数字实现方案,合理地利用了DSP芯片TMS320F2812的系统资源。

基于双重移相控制的双向全桥DC-DC变换器最小回流功率分段优化控制

双向全桥DC-DC变换器以其重量轻、高功率密度、能量双向流动等优点成为直流微电网中不可或缺的一部分。但双向全桥DC-DC变换器在传统的单重移相控制下存在回流功率和电流应力等问题,尤其当输入电压和输出电压不匹配时,回流功率和电流应力会显著增加。针对输入电压和输出电压不匹配的情况,该文提出了一种双向全桥DC-DC变换器在双重移相下的最小回流功率控制策略。该控制策略通过对回流功率进行分段优化,得到了变换器在不同传输功率范围下的最优移相角。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制进行对比分析,发现该文所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力,提升了变换器的效率。最后基于所提控制策略搭建了实验样机,实验结果验证了控制策略的正确性和有效性。

分数阶移相全桥变换器的建模与优化控制

基于电路中的分抗元件具有非整数阶特性,利用分数阶微积分理论和状态空间平均法,对分数阶移相全桥变换器进行建模与优化控制分析。建立了移相全桥变换器的分数阶状态平均方程,研究电感和电容的分数阶特性对移相全桥变换器频域特性的影响。结合遗传算法的优点,得到满足误差绝对值积分的最优分数阶比例积分(PIλ)控制器参数与最优整数阶比例积分(PI)控制器参数,并搭建了分数阶移相全桥变换器的电路仿真模型与不同控制器的仿真模型,进行了不同控制器、不同工况和负载变化下电路仿真结果的比较。结果表明:相较于整数阶PI控制器,分数阶PIλ控制器能够提供更优的控制性能,使分数阶移相全桥变换器具有更快的响应速度、更好的稳态性能和更强的鲁棒性。

移相全桥变换器的设计及先进算法的应用研究

选取移相全桥ZVZCS DC/DC变换器,分析所选拓扑的工作过程、设计关键参数,用Saber软件对软开关电路进行仿真,验证设计的正确性,并充分反映拓扑结构的高效特性,为实际电路的研究提供依据。同时,针对移相全桥DC/DC变换器这种强非线性系统,提出模糊自适应分数阶PI^(λ)D^(μ)先进控制算法,用Saber与Matlab软件协同仿真的方式进行变换器闭环仿真,结果表明:相较于传统PID,模糊自适应分数阶PI^(λ)D^(μ)先进控制算法的动态性能更佳。

基于SiC器件的全砖2 kW移相全桥高压DC/DC变换器设计

采用SiC器件研制了一款全砖2 kW输出的移相全桥DC/DC变换器,并运用原边钳位二极管电路对输出整流管的电压尖峰进行抑制。现首先介绍移相全桥软开关拓扑的工作原理和整流管尖峰抑制电路,随后对变换器的关键参数进行设计,并给出了实验结果。实验结果表明:该变换器实现了功率管零压开关工作,原边钳位二极管对整流管的电压尖峰有明显的抑制作用,变换器最高转换效率高达97%,可广泛用于高压输入的供电系统。

一种采用倍流整流的移相全桥ZVZCS直流变换器

常规的移相全桥ZVS控制的变换器,滞后臂较难实现ZVS,同时换流时的环流也会降低变换器的效率。另外,传统的输出全波整流设计,其大电流增加了输出滤波电感和变压器的体积以及整流管上的电压应力,这不利于用在低压大电流输出场合。为此,针对较高输入电压的光伏发电系统,提出了一种适宜于应用在低压大电流输出场合的倍流整流移相全桥ZVZCS变换器拓扑结构,实验验证了电路结构的正确性,并能应用在蓄电池控制器主电路中。

ZVZCS移相全桥变换器建模与仿真分析

系统地分析了零电压-零电流(Zero Voltage Zero Current Switching)移相全桥变换器的工作原理,提出了变换器实现软开关的条件,并在此基础上运用了变压器副边有效占空比的概念,确定主电路参数范围。结合Buck变换器的交流小信号等效模型,建立了ZVZCS软开关全桥变换器的交流小信号等效模型。利用MATLAB对系统开环传递函数进行仿真,并进一步通过对系统的幅频、相频特性及阶跃响应进行分析,判断系统的开环及闭环稳定性。仿真结果表明系统在开环及闭环情况下均是稳定的,并且相对于常规的Buck变换器具有更高稳定性。

一种新型PS-FB-ZVZCS-PWM移相全桥变换器的研究

所研究的移相全桥软开关变换器带饱和电感的电路结构简单,能在很宽的范围实现滞后臂的零电流关断即ZCS,减小了占空比的丢失,提高了高频变压器的利用率。讨论了饱和电感的特性,详细分析了该变换器的工作模态,给出了几个关键参数的设计原则。以此为基础试制了一台高频变换器样机,实验结果表明所研制的变换器具有较高的效率和较低的损耗,性能良好。

改进型移相全桥ZVZCS直流变换器

介绍了一种改进型的全桥移相ZVZCS-PWM DC/DC变换器,在分析其开关过程的基础上,得出实现零电压零电流开关的条件,并应用于一台36kW的DC/DC变换器中。

ZVZCS移相全桥PWM变换器的设计与仿真

ZVZCS移相全桥PWM变换器实现了超前桥臂零电压开关(ZVS)和滞后桥臂零电流开关(ZCS),具有结构简单、占空比丢失较小、软开关较容易实现等特点。文章全面分析了该变换器的工作原理、讨论实现软开关的条件,设计了主要参数,然后利用SIMetrix仿真软件对电路进行仿真,通过波形验证了参数设计合理、变换器实现ZVZCS。

ZVZCS移相全桥变换器的设计与MATLAB仿真

分析了一种大功率移相全桥开关电源(ZVZCS)原理,给出了主电路主要器件选取和参数计算的方法,根据ZVZCS原理设计了输出电压50V、额定电流50A的直流充电电源,并用MATLAB对移相全桥软开关进行了仿真验证,证明了主电路参数选取与计算的正确性.

移相全桥ZVZCS DC/DC变换器综述

概述了9种移相全桥 ZVZCS DC/DC 变换器,简要介绍了各种电路拓扑的工作原理,并对比了优缺点,以供大家参考。

基于双重移相的双向有源全桥DC-DC变换器优化控制策略

针对双向有源全桥变换器存在回流功率过大、开关器件硬开通损耗以及动态响应速度较差等问题,文中基于双重移相控制提出一种虚拟直接功率的回流功率优化方法。通过对双重移相控制下的工作原理及工作特性进行分析,推导出零电压开关软开关边界,并以软开关为约束条件,利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件优化算法得到全功率范围内的回流功率优化方案。该方案与所提虚拟直接功率法相结合并同时作用,当运行状态发生变化后,系统不仅可以有效减小变换器的回流功率,而且也能够增强变换器的动态响应速度。最后搭建MATLAB/Simulink仿真模型以及小功率变换器实验样机,通过不同控制策略下的对比实验,验证了该策略的正确性以及优越性。

一种新型移相全桥ZVZCS PWM变换器拓扑

实现了一种新的带双变压器结构的零电压零电流移相全桥PWM控制变换器。详细分析了该变换器的工作时序和工作状态,给出了各个状态的等效电路。在这个拓扑结构基础上,调试出一台工作功率840W,开关频率为100kHz的样机,同时列出实验波形以及效率曲线进一步验证了这一电路的优势。

双重移相控制下的双向全桥DC-DC变换器最小电流应力分段优化控制

为了减小双向全桥(dual-active-bridge,DAB)DC-DC变换器的电流应力,提升变换器的效率,提出了一种DAB变换器在双重移相控制下的电流应力分段优化控制策略。该策略首先分析了DAB变换器的结构及其功率特性,推导得到了电流应力与传输功率、移相角之间的关系。然后针对输入输出电压不匹配的情况,对DAB变换器的电流应力进行了分段优化,通过将传输功率分段得到了DAB变换器在不同传输功率范围下的最优移相角。将所提控制策略与传统双重移相控制策略对比分析,发现所提控制策略具有更小的电流应力和回流功率,减少了变换器的导通损耗,提升了变换器的效率。当负载发生突变时,DAB变换器的动态性能得到了大幅提升。最后基于所提控制策略搭建了实验样机,实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

基于ZVS的双向全桥DC-DC变换器最小回流功率双重移相分段控制

双向全桥DC-DC(DAB)变换器在直流微电网作为可再生能源与储能设备的能量传输环节,通过实现零电压开关(ZVS)和最小回流功率,可显著地提升DAB变换器的性能,从而提高直流微电网的稳定性。但同时实现ZVS和最小回流功率控制在理论上是相互制约的。针对这一问题,该文提出一种基于ZVS的最小回流功率双重移相分段控制策略。通过对双重移相下的传输功率进行分段,前段将ZVS作为约束条件,得到基于ZVS条件下的最小回流功率控制策略,后段通过KKT条件法实现在给定传输功率下的最小回流功率控制策略。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制对比分析,发现所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力,提高了变换器的性能。最后,基于所提控制策略搭建实验样机,验证了控制策略的正确性和有效性。

移相全桥DC/DC变换器实验装置的研制

“双碳”目标驱动下新能源电动汽车迎来了新的发展机遇。为更好地帮助学生认识和理解电动汽车相关技术,基于移相全桥软开关技术设计并研制了一套宽范围输入电压和高变换效率的车载移相全桥(PSFB)DC/DC变换器实验装置。通过控制超前和滞后桥臂的导通相角差实现宽电压输入,通过谐振电感和场效应管的结电容充放电实现变换器开关管的零电压导通和关断,有效降低高频开关损耗,大大提高变换效率,此处通过理论分析设计了变换器的参数,并进行了实验验证。实验结果表明所设计变换器具有效率高、输出电压稳定的特点。该实验设备能够有效支撑新工科背景下电力电子实验教学,提高学生综合应用知识解决工程问题的能力。