非理想Buck变换器的分析与设计

平均电流模式控制由于其良好的稳定性、动态性能以及无需斜坡补偿等优点,广泛应用于DC-DC变换器控制。为提高开关变换器的稳态和动态性能、减小变换器模型和实际电路的偏差,本文建立了非理想开关变换器小信号交流模型,给出了平均电流模式控制下非理想等效功率级传递函数,并对电流、电压补偿器进行了分析和设计。最后,通过仿真和实验验证了方法的有效性。

峰值电流模式控制非理想Buck变换器系统建模

为提高开关变换器系统建模的精度,减少模型与实际电路之间的偏差,更好地指导系统芯片设计,基于能量守恒法和开关元件平均建模法,考虑各元件等效寄生参数及电感电流纹波等非理想因素的影响,加之输出电流波动对电路性能的影响,建立包含输出阻抗的非理想Buck变换器功率级小信号模型。在此基础上,对峰值电流模式控制非理想Buck变换器的控制环路进行了非理想参数建模,最终建立起整个峰值电流模式控制的非理想Buck变换器系统小信号模型。通过模型分析以及在Matlab中的仿真可以看出,所建模型直观、有效、实用,且物理意义清晰,能够更加准确地反映实际电路的工作情况。

DCM模式下非理想BUCK变换器的建模与仿真

以BUCK变换器断续工作模式(DCM)为例,考虑所有寄生电阻和二极管的正向压降以及电感电流纹波等非理想因素,基于开关元件平均模型法、时间平均等效电路法、能量守恒法的思想,研究DCM模式下非理想BUCK变换器的电路平均建模方法,并运用占空比限制,建立了大信号平均等效电路模型、全阶模型、直流等效电路模型和交流小信号等效电路模型,进行仿真分析.结果表明,本文的电路平均建模方法准确,能为DC-DC变换器甚至系统控制电路的设计提供理论依据.

非理想Buck变换器的建模与仿真

以Buck变换器连续工作模式(CCM)为例,考虑到实际的功率MOSFET管、二极管、电感和电容的寄生参数,如MOSFET的导通电阻、二极管的正向压降和正向电阻、电感的等效串联电阻和电容的等效串联电阻的影响,对非理想Buck变换器进行建模和仿真分析,为DC-DC开关变换器设计和系统控制电路的设计提供依据。

非理想Buck变换器建模与控制研究

在考虑寄生参数的情况下,分析了非理想Buck变换器工作原理,运用状态空间平均法建立非理想模型下控制到输出的动态数学模型。为了消去控制到输出数学模型中的零点,在控制电路中设计了相应的惯性积分补偿网络,对整个闭环控制系统进行了性能分析。通过仿真分析和样机实验测试,验证了设计的惯性积分补偿网络使得整个Buck变换器具有抗干扰能力强、动态性能好的优点。根据非理想Buck变换器建立的数学模型为其他电路的分析提供了相应的理论依据,具有一定实用推广价值。

基于自适应非奇异终端滑模的Buck变换器控制

为了提高滑模控制下Buck变换器的控制性能并降低抖振,提出一种自适应非奇异终端滑模控制方法.首先,对Buck变换器进行建模与分析,得到存在扰动时的数学模型;其次,设计非奇异终端滑模面,进行控制器设计和稳定性分析,使得闭环系统在有限时间内收敛并避免控制奇异问题,同时利用自适应律得到尽量小且足够抑制扰动的动态控制增益以削弱抖振;最后,通过理论分析和仿真实验验证所提控制方法的有效性.结果表明:该控制方法可以在减弱控制抖振的同时使得Buck变换器的输出电压在有限时间内跟踪上参考电压;当Buck变换器中的负载电阻和输入电压突变时,所提方法亦能表现出良好的抗干扰能力.

直流变换器输出阻抗非理想特性数值分析方法研究

寄生参数等非理想因素会影响直流变换器输出阻抗模型的准确性。为解决非理想因素定位及其数值获取的难题,提出了变换器输出阻抗的数值分析方法。首先,建立包含主要非理想因素的变换器输出阻抗模型,分析了阻抗各频段特征与非理想因素集合之间的内在关联。然后,采用粒子群优化算法进行主导因素参数的提取,并归纳了各主导因素对输出阻抗的综合影响规律。最后以Buck变换器为例,通过纹波特征等对提取结果合理性进行验证。仿真与试验验证均证明了所提方法的合理性。

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。

非理想条件下DC-DC Buck开关变换器的自适应控制

针对非理想DC-DC Buck变换器,研究了系统中部分参数未知情况下的自适应控制问题。首先,综合考虑电路中元件的寄生电阻等非理想因素,基于状态空间平均法建立了非理想Buck开关变换器的小信号模型。然后,基于Lyapunov稳定性定理,将反步法与自适应控制技术相结合,迭代地设计了一个状态反馈控制器。通过构造自适应参数更新律来消除未知参数对系统的影响,可以证明闭环系统所有信号是有界的,同时电容电压和电感电流均达到稳定值。最后,利用MATLAB仿真和实验对相应控制策略的有效性进行了验证。

非理想电网电压情况下并网变换器高阶解耦复数滤波并网同步技术

如何实现快速准确的并网同步是非理想电网电压情况下并网变换器安全高效运行的重要前提。针对电网电压不平衡、谐波和直流分量影响同步精度的问题,提出高阶解耦复数滤波并网同步方法,建立系统数学模型,进行系统稳定性分析和参数设计,并提出3种方案解决电压直流分量引起并网同步误差的问题,最后在TMS320F2812 DSP数字平台上对提出的方法进行实验研究,实验结果验证了提出方法的可行性和有效性。

Buck变换器非最小电压应力软开关设计

为了进一步提高开关电源效率、节约能源,提出了一种新型软开关Buck变换器的设计方案,该变换器工作在断续状态,能实现二极管零反向恢复损耗.首先分析了变换器的工作原理,然后给出了参数设计方法,最后运用Matlab/Simulink软件对电路进行了仿真.仿真结果表明:该电路方案设计正确、结构简单,达到了预定的要求.

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。

一种磁隔离非理想反激变换器的建模与设计

传统的光耦隔离电流传输比(CTR)不稳定,且工作寿命不长。相比之下,磁隔离具有优越的高低温特性和抗辐射特性,工作可靠性更高。因此,基于磁隔离技术设计了一款反激变换器,可实现对输出电压误差信号的有效实时跟踪。同时,为提高系统的控制性能及稳定性,针对电流断续模式(DCM)下的反激变换器,提出一种基于开关网络平均法的非理想反激变换器建模方法;基于该非理想反激变换器模型,设计了反馈电路,并讨论了寄生参数对系统性能的影响。最后,搭建一台实验样机,验证了磁隔离方案的可行性、变换器建模的合理性以及反馈电路设计的有效性。

Buck型变换器非奇异固定时间滑模控制

针对存在参数不确定性的Buck变换器系统,提出一种非奇异固定时间滑模控制方法;首先,设计非奇异固定时间滑模面,并基于该滑模面设计固定时间控制器,保证系统输出电压误差在固定时间内收敛到平衡点的邻域内,且其收敛时间上界与系统初始状态无关;其次,设计自适应律估计系统不确定干扰上界,有效抑制不确定干扰对系统的影响,该方法无需干扰上界的先验知识;最后,仿真结果验证了所提方法的有效性。

BUCK变换器非奇异终端滑模控制研究

针对BUCK变换器平均电流控制补偿器设计复杂、动态响应速度较慢和传统滑模变结构控制存在开关频率不固定的问题,采用一种恒定频率的非奇异终端滑模控制策略。根据变换器的开关状态,建立系统的状态空间方程,设计切换面函数,并推导非奇异终端滑模控制律,最后进行了仿真分析,仿真结果表明,和平均电流控制相比,在系统输入电压和输出电流阶跃变化时,非奇异终端滑模控制BUCK变换器输出电压的超调量减小50%以上,动态响应时间大幅度缩短。

非理想条件下CCM模式Boost变换器的分析

本文以工作于电流连续模式下的Boost型变换器为例,根据能量守恒原理并用三端开关器件模型法建立了考虑电路元件的寄生效应以及开关元件的非理想开关特性时的大信号平均模型、DC和小信号电路模型。对寄生参数的存在给系统性能带来的影响进行了理论分析和仿真实验,分析与实验结果对进一步优化Boost型变换器性能具有很高的参考价值。

非理想正激变换器的负载瞬态建模与分析

负载瞬态响应是DC/DC变换器设计中的重要指标,通常在基于理想模型的计算中难以准确预估,从而导致调试时发生器件过压损坏。在考虑了主要寄生参数后,对峰值电流模式正激(PCMF)变换器的功率级进行非理想建模。根据非理想小信号模型推导出了控制-输出传递函数与输出阻抗的非理想表达式。然后给出了负载瞬态下过冲电压与恢复时间的表达式,并根据100 W/15 V原理样机的电参数进行了瞬态参数计算。对原理样机进行波形测试,得到穿越频率、相位裕度、过冲电压、恢复时间等参数,与计算值吻合较好,证明了该模型的精确性与推导的正确性。

非理想反激变换器连续工作模式建模分析

基于电路平均法,同时考虑实际变压器、二极管、电容、MOSFET管寄生参数的影响,在连续工作模式下建立非理想反激变换器直流和小信号模型,并推导出传递函数.模型分析以及仿真结果证实所建模型能够准确地反映变换器的实际特性.

Buck变换器的新型非奇异固定时间滑模控制

针对Buck变换器中电压收敛速度慢、抗负载干扰能力差的问题,提出了一种快速非奇异固定时间终端滑模控制方法。基于固定时间稳定理论,构造了一种新型固定时间滑模面和滑模趋近律,与传统固定时间控制方法相比提高了远离系统原点时的收敛速率,保证系统能在固定时间内稳定。结合Buck变换器电路模型设计了新型非奇异固定时间控制器,通过仿真和实验与传统固定时间控制方法和PI控制器进行对比,其结果验证了该方法的有效性。

N路非理想燃料电池发动机用升压变换器建模

交错并联升压变换器在燃料电池发动机上的应用日益受到重视。文章采用状态空间平均法,考虑阻性寄生参数,搭建N路非理想交错并联Boost变换器模型。根据传递函数完成输入恒流环以及输出恒压串级双环的控制环路搭建与补偿。仿真验证表明,补偿后环路动态响应性能提升明显。