电压控制型BUCK变换器DCM的精确离散模型及分叉稳定性分析

本文建立了不连续运行模式下电压反馈型BUCK变换器精确的离散数学模型 ,在此基础上分析了BUCK变换器的分叉稳定性问题 ,得到了变换器参数之间相互关系的解析表示式 ,改进了已有近似模型的结论 ,界定了变换器主要参数的稳定运行范围 ,并展现了BUCK变换器从稳定到倍周期分叉甚或混沌的过程 .本文的研究方法具有一般性 ,为DC/DC功率变换器非线性现象的分析建立数学模型基础 .

同步降压DC/DC变换器的损耗分析

同步降压DC/DC变换器以其高效稳定的优点被广泛应用于低压、大电流的场合,其功率损耗主要包括电感损耗、功率开关管损耗、同步整流管损耗、电容损耗和控制器损耗。文中对各部分损耗的原因进行详细分析并给出计算公式,其次,搭建实验电路验证理论计算的正确性;最后,计算出不同输出条件下的各部分损耗,根据损耗占比情况优化元器件选型,合理选择变换器的工作模式。

Boost-Buck型DC/DC变换器的滑模控制

文章基于 Boost- Buck电路 ,采用滑模变结构控制 ,设计了一个 1 .1 k W的升 -降压型 DC/DC变换器。该滑模控制器由两个独立的控制器组成 ,分别控制升压环节、降压环节 ,根据电路状态动态调节 ,互不影响。该控制方案能有效地克服输入电压、负载扰动及参数摄动 ,充分发挥了滑模控制快速响应、鲁棒性强等优点 ,并且实现简单、控制灵活 ,具有很好的实际应用价值。计算机仿真结果证实了理论分析与设计的正确性。

BUCK DC/DC变换器分岔和混沌的精确离散模型及实验研究

用数学模型精确地描述以及用实验验证DC/DC变换器的分岔和混沌现象一直具有较大的难度,从而导致以往理论研究结果的真实性受到质疑。为此该文以Buck DC/DC变换器为具体研究对象,提出其分岔和混沌分析精确离散建模方法,建立了它的精确离散数学模型。基于此模型进一步分析Buck DC/DC变换器分岔稳定性和混沌特性,改 进了现有近似的模型的研究结果。同时文中还进行了丰富的实验研究,证实了该文精确数学模型的正确性,并实际展现了Buck DC/DC变换器从分岔至混沌演化的全过程。该文的研究方法也为其它DC/DC变换器的分岔和混沌现象提供了理论和实验基础,具有一般性意义。

电压型非理想Buck变换器的DCM模式建模与仿真

文章对DCM模式下的非理想Buck变换器进行全阶建模,提高了模型的精度,在此基础上,针对Buck变换器开环系统动态响应慢、相位裕度差等缺点,设计相应的PID控制网络。通过比较补偿前、后控制-输出传递函数的频域仿真,证明所设计的控制器能够改善Buck开环变换器的性能;通过在Simulink中对电路模型和实际电路的仿真比较,验证了文中建模方法的可行性,从而为DC-DC变换器及系统控制电路的设计提供了理论依据。

基于等效电阻法的本质安全型Buck DC-DC变换器的新研究

对Buck DC-DC变换器电感开路的最危险情况进行了分析,提出了一个全新的分析方法——等效电阻法,将Buck DC-DC变换器电感开路的放电特性等效为一个简单电感电路,推导了等效电阻的表达式;以感性电路的最小点燃曲线作为判断依据,得到了本质安全型Buck DC-DC变换器内部本质安全性的判断方法,并用实验验证了所提方法的合理性和判据的正确性。

一种CLLLC谐振型双向DC/DC变换器效率优化技术研究

为提升CLLLC谐振型双向DC-DC变换器的工作效率,文中提出一种基于间歇控制技术的变频恒压控制方法。首先,建立变换器基波等效模型得到变换器的电压增益和传输效率特性,通过对原边逆变器的变频控制来改变电压增益,实现输出的恒压控制;然后,针对变换器在轻载时效率较低的情况,提出一种效率优化控制方法,在改变原边逆变器工作频率的同时改变间歇控制占空比,使副边整流器的输入等效负载维持在最优负载处,实现变换器的高效恒压输出;最后,搭建一台30 W的实验样机验证所提方法的可行性和有效性。实验结果表明,变换器轻载时,采用间歇控制变频恒压方法的工作效率比采用变频恒压控制方法提高约6%,在整个负载范围内效率可达87%以上。

改进型自抗扰控制在DC/DC变换器中的应用

针对DC/DC变换器在实际应用中不断扩大,对输入波动、响应速度、稳定性等要求越来越高,而传统的PID控制算法无法在复杂的变换器控制系统中获得理想的控制效果,以Buck变换器为研究对象,提出了一种改进型自抗扰控制策略。在基于传统的线性自抗扰控制的基础上,对其进行广义数学分析,在传递函数中引入自定义的零点,同时,对输入通道和测量的干扰,设计了测量滤波器,并设计了二阶自抗扰控制器。最后,搭建以DSP28377为控制器的硬件试验平台,对比分析传统PI控制和改进型自抗扰控制受干扰情况下的动态性能,验证了改进型自抗扰控制的方案可行性,所提出的改进型控制策略不仅将传统的PID控制具有的缺点克服,又将其结构简单的特点保留。实验结果表明:较传统的PID算法而言,加载过程中,调节时间减少125μs,超调量较少0.8%;减载过程中,调节时间减少165μs,超调量减少2.8%。可以得出改进型自抗扰控制策略不但具备快速和高精度特点,还具有更好的鲁棒性和抗扰动性能。

基于HIP6004E的降压型DC/DC变换器的设计

对HIP6004E降压型同步整流控制器的特点,性能指标,引脚功能和工作原理进行了介绍。

一种基于ACOT的高效降压型DC/DC变换器

采用自适应恒定导通时间(Adaptive Constant On-Time,ACOT)控制模式,设计了一种高效的降压型DC/DC变换器。该电路结构简单,无需进行环路补偿,具有瞬态响应快、在全负载段内转换效率高、频率集中等优点。基于0.6μm 16VCD工艺,对设计的降压型DC/DC变换器进行仿真验证。结果表明,该变换器在轻载下的效率高于83%;在全负载范围内,最高效率达到97%;系统的工作频率不随输入电源电压变化,具有快速的瞬态响应速度。

降压型DC-DC变换器低端驱动的研究

介绍了降压型(BUCK)变换器的开关管由高端置于低端,详细分析了降压型变换器高端驱动的问题和低端驱动方式,阐述了基于UC3842芯片降压型(BUCK)变换器控制系统的设计。该设计采用低端驱动方式,驱动方便,电路简单,容易实现。

基于有源中点钳位五电平电路的双有源桥DC/DC变换器

采用多电平电路构建的双有源桥(dual active bridge,DAB)DC/DC变换器可适用于更高的电压等级并能显著地提高功率密度及性能。基于九开关管五电平有源中点钳位(five-level active neutral point clamed,5L ANPC)电路构建DAB变换器,消除传统的八开关管5L ANPC电路所存在的电平跳变问题。通过分析开关状态之间的切换过程,选取的零开关状态实现所有高压开关管的软开关运行;通过分析不同开关序列对飞跨电容电压和直流侧中点电压的影响,提出一种飞跨电容电压的平衡控制方法。基于1kW样机的实验结果表明,该文构建的5L ANPC DAB变换器获得了优良的性能。

Buck DC/DC变换器的输出纹波电压分析及其应用

为使Buck变换器以较小的电感达到期望的输出纹波电压指标并满足本质安全要求,在输入电压?负载构成的平面上,按电感的取值将Buck变换器划分成四个工作区域,求出其在各个区域的输出纹波电压极大值;指出在变换器输出电流最大的情况下,如果电感的取值使得变换器在输入电压最低时处于连续导电模式(CCM),而在输入电压最高时处于不连续导电模式(DCM),则输出纹波电压极大值最高;最小负载电阻和最高输入电压所对应的CCM和DCM的临界电感,即为整个工作范围内使输出纹波电压极大值最低的最小电感。实验结果验证了理论分析的正确性。

一种新颖的三电平软开关谐振型DC/DC变换器

该文提出一种新颖的三电平LLC串联电流谐振型DC/DC变换器。每个主开关电压应力是输入电压的一半,并且全范围实现ZVS而不用附加任何电路。整流二极管工作在ZCS状态。该变换器通过二次谐振的手段使得以较小的频率变化范围就可以实现较大的输入输出调节范围。整个变换器只需一颗磁元件。该变换器在高压端输入时效率较高,应用在要求有保持时间的电源产品上特别有利。文中通过一个500V-700V输入,54V/10A输出的样机验证了它的工作原理和特点。该样机在额定条件下效率达到94.7％。

一种新颖的宽范围双管正激型DC/DC变换器

该文提出了一种RCD复位双管正激型DC／DC变换器。它继承了RCD复位单管正激变换器占空比可以大于50％的优点，克服了RCD复位单管正激变换器开关电压应力大和励磁能量完全消耗在R上而使得变换效率低的缺点。所推荐的RCD复位双管正激型DC／DC变换器的复位电容只起到补偿复位的作用，复位电阻R上消耗的能量只是原来RCD复位单管正激变换器的几分之一。因此该变换器可以应用于高压输入场合或是宽范围、高效率要求的场合，可提高RCD复位方式的可行性和实用性。最后通过实验证实了该拓扑上述的优点。

DC/DC变换器Buck电路建模分析与控制研究

首先运用状态空间法建立基于超级电容的双向DC/DC变换器Buck电路模式的数学模型,应用开关周期平均值以及欧拉公式对其进行分析,并引入小信号扰动,分离扰动并线性化后设计出Buck电路模型的控制方法—双闭环控制策略。最后搭建Simulink仿真以验证控制策略的有效性与正确性,其结果为超级电容的应用和研究提供参考。

三态Boost型DC/DC变换器的无源控制方法

分析三态Boost型DC/DC变换器的工作原理,基于三态Boost型DC/DC变换器的EL模型方程,根据无源控制理论,提出一种三态Boost型DC/DC变换器的无源控制方法。通过阻尼注入的形式,可加速输入电流与输出电压到达稳态值。仿真结果表明,三态Boost型DC/DC变换器的无源控制方法是可行的。

一种基于输入/输出反馈线性化的Boost型DC/DC变换器非线性控制方案

针对Boost型DC/DC变换器以电容电压作为输出时存在非线性和不稳定的零动态,从而导致系统带宽较窄、动态响应缓慢等问题,基于输入/输出反馈线性化提出一种新的非线性控制方案。这一控制方案采用以非线性控制的电感电流作为内环、具有PI控制的电容电压作为外环的串级结构。该方案既可以很好地解决以电容电压作为输出进行直接控制时所存在的不稳定零动态问题,又克服了单纯采用电感电流作为输出间接控制电容电压时易受电源波动和负载变化影响的不足。对自制的样机进行实验研究,结果表明,与传统的PI控制方案相比,该方案可以明显改善Boost型DC/DC变换器的诸如输出电压调节范围、稳态静差、动态调整时间等动、静态性能。

并联Buck DC/DC变换器的分布式混杂建模与优化控制

并联Buck DC/DC变换器控制的主要难点不仅在于控制模型的建立过于繁杂,还在于它所固有的混杂特性。针对该问题,提出了一种分布式混杂建模和优化控制的方法,即将这种N个模块并联的系统划分为N个子系统,并分别建立各子系统的混杂模型。基于这些子系统模型进行模型预测控制,首先确定了目标函数和约束条件,然后通过离线求解约束优化控制问题得到各子系统的状态反馈控制律,由控制律即可计算出对应模块的最优控制量。最后,通过仿真和实验将所提的方法与基于平均模型的优化控制策略进行了对比分析,验证了该方法不仅能获得更好的动态和稳态性能,还简化了控制系统的设计。

DC/DC变换器无静差二次型最优PID参数整定

基于二次型最优化理论,对PWMDC-DC变换器PID控制参数进行优化整定和设计。通过引入增广矩阵,增加了控制量U*(t)中对误差的积分环节,推导了无静差跟踪控制系统模型;在目标函数的构成参量和形式确定之后,通过选取适当的加权矩阵,实现系统的无超调动态响应。以BUCK和BOOST变换器为例的仿真结果表明,采用二次型最优PID控制策略所构建的反馈系统具有更为优越的动态品质和稳态特性。