非反向Buck-Boost变换器的三段式ZVS控制策略

目前文献中的四边形控制方法及其改进方案,能实现非反向Buck-Boost变换器各开关管的ZVS,但存在如下问题:需使用多维查找表或外部存储设备而无在线检测实时计算的闭环、较大的通态损耗和多模式切换引起的输出电压波动等。该文针对上述3个问题提出一种三段式变频ZVS控制策略。首先,去除四边形控制中电感电流的环流续流环节,以减小电感电流有效值并提高效率。其次,在不添加任何额外有源或无源器件的条件眄,将整个宽输入电压范围分成3个模式,分析每个模式的特点,以增加控制条件和简化计算过程,同时实现各模式的在线实时恒压闭环和通态损耗最小ZVS而无需使用多维查找表和线性插值,整体控制简单易实现。然后,提出基于三段式ZVS控制的多模式平滑切换控制策略,可保证在模式切换时各开关管占空比跳变前后,闭环输出始终保持稳定。最后,本文给出了各模式区间划分的理论依据,并搭建500 W实验样机验证了所提方案的有效性。

消除非反向Buck-Boost变换器运行死区的充放电控制策略

分析非反向Buck-Boost变换器模式切换时运行死区产生的机理及影响,研究消除运行死区需要满足的条件,提出一种消除非反向Buck-Boost变换器运行死区的多模式平滑切换控制策略。该变换器工作时含有3个运行模式,采用理论分析结合实验校正的方法设置模式切换参数,以保证模式切换点两侧变换器的实际电压增益相等;设计单自由度的Buck-Boost模式替换直通模式以保证变换器的稳定输出;通过控制参数设计减小变换器的Boost模式和单自由度Buck-Boost模式的区间长度,提高变换器的运行功率等级及整体功率传输效率。在此基础上,提出消除非反向Buck-Boost变换器运行死区的充放电控制策略。最后,搭建700W的实验样机进行了方案验证。

非最小相位的单电感双输出Buck-Boost变换器的复合控制方法

单电感双输出Buck-Boost (SIDO Buck-Boost)变换器在电感电流连续模式(CCM)下工作存在交叉影响以及非最小相位特性的问题.为了解决上述问题,提出基于储能函数的扩张状态观测器(ESO)的改进非奇异快速终端滑模(NFTSM)和自抗扰控制(ADRC)相结合的控制策略.设计主路控制器,对系统的传递函数进行拟合得到ADRC范式,利用该范式对主路进行解耦控制.设计支路控制器,采用改进型ESO对储能函数进行观测,并将观测值反馈补偿到非奇异快速终端滑模控制律中,达到支路解耦的效果.为了抑制滑模控制的抖振问题,对趋近律进行改进.利用Lyapunov理论证明系统稳定性.基于硬件在环(HIL)实验平台进行实验验证.结果表明,所提控制策略与PI控制策略以及基于ESO的滑模控制策略相比,在超调量和响应时间上具有较好的效果.

非同步控制方式双管Buck-boost变换器减小反向恢复损耗的研究

提出了采用耦合电感的双管Buck-boost变换器的一种非同步控制方式。讨论了采用耦合电感降低续流二极管反向恢复损耗的原理,对比分析了同步与非同步工作方式下电路的工作原理和电路中各电流的理论计算结果,并通过仿真和实验进行了验证。研究表明,与同步控制方式相比,所提出的非同步控制方式可以减小双管Buck-boost变换器续流二极管反向恢复损耗,可以进一步提升变换器效率。

一种非反相Buck-Boost功率变换器的调制方法研究

针对功率变换器现有调制方法的不足,提出了一种用于非反相Buck-Boost功率变换器的调制方法,结合脉冲宽度调制和脉冲频率调制,使该功率变换器平滑地在Buck、Buck-Boost、Boost三种模式之间切换,从而在输入电压低于、高于或近似等于输出电压给定值的情况下,使输出电压稳定在给定电压。试验结果验证了该算法的可行性和有效性。

CCM模式下非理想Buck-Boost变换器的建模研究

以Buck-Boost变换器为例,运用三端开关器件模型法、时间平均等效电路法和能量守恒法,在考虑电感纹波电流的情况下推导非理想Buck-Boost变换器在连续导电模式下的稳态和小信号电路模型。并以实际Buck-Boost变换器为例进行仿真分析,结果表明,电感电流纹波增大将导致变换器的效率降低,通过改变滤波电感的等效串联电阻的大小可以来调节系统的阻尼比和品质。

非接触电能传输系统双模控制式交直交变换器

针对传统非接触电能传输系统中初级回路主电路的不足,提出了一种可工作于Buck和Boost2种控制模式的新型交直交变换器,该变换器不仅有效地解决了传统非接触电能传输系统中大容量滤波电容和DC/DC调压环节所引起的电流冲击、成本高、控制复杂等问题,而且通过2种模式的切换和其对应的开关管占空比的调节可实现输入电压大范围波动时的谐振电流恒幅控制。分析了该变换器的拓扑结构和工作原理,阐述了变换器在2种模式下的切换控制策略,并给出了仿真验证结果。

Buck-Boost变换器PI+PBC控制器参数的多目标优化

针对Buck-Boost变换器的PI+PBC(passivity-based control)控制器多个参数难以确定的问题,提出采用非支配排序遗传算法Ⅲ即NSGA-Ⅲ(non-dominated sorting genetic algorithmⅢ)算法进行参数多目标优化,可使变换器获得良好的动、静态性能。首先,建立Buck-Boost变换器的欧拉-拉格朗日EL(Euler-Lagrange)模型,设计PI控制与无源控制相结合的控制器;选用时间乘绝对误差积分、输出电压的超调量、电感电流的超调量作为目标函数,注入阻尼、比例系数及积分系数这3个参数作为约束条件,建立参数优化模型。然后,采用NSGA-Ⅲ算法对参数优化模型进行了多目标优化,并与NSGA-Ⅱ算法、PESA-Ⅱ(Pareto envelope based selection algorithmⅡ)算法进行比较,用Hyper-volume指标来评价各解集质量。最后,仿真结果表明,NSGA-Ⅲ算法收敛性与分布性都优于NSGA-Ⅱ和PESA-Ⅱ算法,可使变换器获得好的动态和静态性能。

负压DC-DC变换器中新型功率管驱动电路

提出了一种适用于反向降压(InvBuck)型负压直流-直流(DC-DC)变换器的功率管驱动电路。该驱动电路将输入的脉宽调制(PWM)信号生成两路非重叠的正压驱动信号,然后利用负压DC-DC变换器中飞电容的电压反转产生负压驱动信号。该驱动电路中所有MOS管以及功率管的漏源电压(V_(DS))均不超过输入电源电压(≤V_(IN)),因而可用标准CMOS工艺实现。采用SMIC 0.18μm标准CMOS工艺完成了电路设计和仿真验证。结果表明,在900 kHz开关频率和5 V电源电压下,当PWM信号占空比在20%~90%范围变化时,本电路联合驱动功率管产生-0.99~-4.47 V的输出电压,仿真结果与理论计算值误差不超过0.7%,在输出最大电流100 mA时转换效率均大于91%。