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。

基于BOOST双闭环控制的光伏空调MPPT算法

为利用光伏空调系统中太阳能电池板发出的电能,需要依据光伏阵列的输出特性,实时对光伏电池的工作点进行相应的调整,使之工作在最大功率输出状态,进而减少功率的损耗,提高能源利用率。本文在传统扰动观测法的基础上,以最大功率点对应电压作为空调系统前端升压电路的控制对象,实现光伏空调系统的最大功率点追踪控制。利用Matlab/Simulink搭建光伏空调仿真模型,模拟外界环境变化时光伏电池的输出情况,通过仿真分析验证基于BOOST双闭环控制的光伏空调MPPT算法的可靠性和准确性。

基于MATLAB的功率因数可控的AC-DC变换电路研究

为解决谐波信号过多可能会导致电网的传输效率降低的问题,对功率因数可控的AC-DC变换电路进行了研究.基于Boost型单级有源功率因数校正变换器,控制电路中采用了外电压环和内电流环双闭环控制系统,利用滞环电流控制提高交流端功率因数,电压环稳定输出电压.采取小信号分析法,建立小信号模型并设计了控制电路.通过MATLAB仿真实验可得,双环控制的功率因数校正电路能够实现高功率因数,同时能够稳定输出电压.

基于BOOST变换器的小型风力机并网逆变控制系统设计

概述了基于BOOST变换器的小型风力机并网逆变控制系统设计方案。系统由一个H桥并网逆变器和一个BOOST升压斩波电路组成。对并网逆变器采用电流内环和电压外环双环控制,以取得网侧电流的快速跟随性和直流侧电压的抗扰性;对BOOST斩波电路进行功率控制,实现风力发电机的最大功率跟踪。系统采用了根轨迹图解法进行控制器参数设计,并取得了较好的动态控制性能。最后,以1.5kW并网逆变器的试验结果验证了设计的正确性。

新型Buck-Boost矩阵变换器的双闭环控制策略

为了克服传统矩阵变换器电压传输比低的缺陷,提出了新型Buck-Boost矩阵变换器,采用双闭环控制策略进行控制.介绍了该控制策略的基本原理与设计方法,对比分析了该控制策略与滑模控制及离散滑模控制的各种特性,并通过仿真对其控制效果进行了验证.结果表明:该控制策略不仅具有比滑模控制和离散滑模控制更加优良的动态性能,而且还具有更强的谐波抑制能力,其输出波形的谐波失真度更小,稳态精度更高,因而具有更好的应用价值.

用于光伏并网的交错型双管Buck-Boost变换器

双管Buck-Boost变换器拥有输入输出电压同极性和可升降压等特性,适合于两级式光伏并网逆变器中前级直流变换,但其同步开关方式需要较大的储能电感,且组合式开关方式控制电路复杂、实现工作模式无缝切换较困难。提出一种交错开关型双管Buck-Boost变换器,可使储能电感最小、控制电路简单,并实现无工作模式切换。分析了该变换器的工作原理和特性,比较3种开关方式下几个主要特性的优劣。最后通过一台3kW两级式并网逆变器,验证了所提变换器工作原理的正确性。

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。

直流电容储能反馈和负载功率前馈的Boost变换器控制策略

从Boost变换器的状态空间平均方程数学模型出发,推导出其功率传递关系。在此基础上提出了一种以电流作为内环、直流侧电容储能作为外环的反馈控制策略,电流内环采用滞环电流控制,电容储能外环采用PI调节器控制,并设计了相应的控制器。为了进一步提高系统的快速性,减小负载扰动对系统的影响,引入负载功率的前馈,并给出了前馈功率的估计算法。实验比较了传统的电压电流双闭环和所提控制策略的动、稳态特性,结果表明,所提出的控制策略能满足系统稳态时的控制要求,并且较传统的电压电流双闭环控制策略具有更好的动态特性。

倍压Boost-APFC变换器的改进型单周期控制

阐述了单相倍压Boost有源功率因数校正(Boost-APFC)变换器拓扑的工作原理以及传统单周期控制算法的特点。基于电感电流混合导通模式的工作条件,并针对电感电流连续模式下的单周期算法在电流断续模式下的失效,提出了改进型单周期控制算法。该算法针对电感电流断续模式下存在的电感电流采样误差,引入电流修正系数对采样电流进行修正。同时,对单周期算法中的稳态部分进行改进,使其能够适用于电感电流混合导通的情况。改进型单周期控制算法能够使倍压Boost-APFC电路从轻载到满载的全功率范围获得较高的功率因数。基于PSIM仿真软件平台对控制算法进行了仿真,试制了4.8 k W的实验平台和控制板。仿真和样机实验结果均表明理论分析的正确性。

基于Boost变换器的光伏并网逆变控制系统研究

概述了基于Boost变换器的光伏并网逆变控制系统设计。电路由一个H桥并网逆变器和一个 Boost升压斩波电路组成。通过对逆变器正弦开关函数的调制实现电流内环和电压外环的双环控制, 以取得网侧电流的单位功率因数运行和直流母线侧电压的稳定;通过对Boost斩波电路的占空比调制实现了光伏输出电压的控制,使系统工作在稳定状态。最后,以2.5 kW并网逆变系统的试验结果验证了设计的正确性。

单相Boost有源功率因数校正电路的研究

基于平均电流模式控制技术,设计并制作了一台1 kW单相Boost有源功率因数校正装置。功率因数校正系统设计采用双闭环控制方法,电流内环实现样机输入电流跟踪输入电压按正弦规律变化,电压外环维持输出电压不变。实验结果表明,实验样机可获得高功率因数,电流畸变小,并且样机动态响应速度快、抗干扰能力强。

一种新型Boost矩阵变换器及其控制策略

针对传统矩阵变换器存在电压传输比低的问题,提出一种新型的矩阵变换器电路拓扑结构。研究该拓扑结构的基本构成和工作原理,推导并分析其电压传输比与占空比之间函数关系的解析表达式,阐述2种有效控制策略即滑模控制和双闭环控制的基本设计方法并对比分析其不同的特点,最后通过仿真对其有效性和可行性进行验证。研究结果表明:该新型电路在2种控制方案下均能实现电压传输比和输出频率的任意调节,且输出电压波形的正弦性好,失真度小,有效地解决了传统矩阵变换器电压传输比低的问题。

基于Buck-Boost电路的分层均衡方案

提出基于Buck-Boost模块的高效的分层均衡电路拓扑结构,该均衡电路可实现用于储能以及电动汽车中串联电池组快速高效的均衡。根据均衡能量流向,分为两种不同的均衡过程:电池组能量从端侧向另一侧流动;电池组能量从中部向两侧流动。两种均衡过程可同时进行,且在不同层上的电流互不影响。该方案选取荷电状态(SOC)值在一定阈值范围之外的单体电池作为均衡对象,并相应提出电流电压双环的控制策略,对两组串联的磷酸铁锂电池进行了充电均衡实验以及静置均衡实验。实验结果表明,该方案可以实现电池组快速均衡,提升电池组的整体性能。

有源箝位全桥Boost倍压变换器

提出一种移相控制有源箝位全桥Boost倍压变换器(Phase-ShiftActive-clampFull-bridgeDouble-VoltageConverter,PSAFBDVC)。有源箝位网络抑制了桥臂间的电压过冲,移相控制实现了开关管的零电压/零电流开关。该电路电压增益高,适用于高压输出的场合。文中对PSAFBDC的工作状态、工作时序进行了详细分析,并给出了电路实验波形。实验结果证明了PSAFBDVC实现高压电源可行性。

单级BOOST型APFC电路控制方法的研究及仿真

有源功率校正技术(APFC)在解决开关电源功率因数方面得到了很好地应用。本文采用单相有源功率校正技术来提高开关电源的功率因数,主电路采用Boost型电路,控制采用电流模式控制的电压、电流双闭环。用Simulink软件对电路进行仿真分析,取得了很好的结果。

基于神经元PID控制的Buck-Boost矩阵变换器研究

在研究矩阵变换器的拓扑结构、工作原理和分析神经元PID控制机制及其学习算法的基础上,将基于专家调节增益的神经元PID控制策略引入到Buck-Boost矩阵变换器(BBMC)的双闭环控制系统中,实现了一种具有优良电气特性的新型Buck-Boost矩阵变换器。利用MATLAB仿真软件对这种新型BBMC的控制效果进行了验证,验证结果表明:当其输入侧电压发生突变时,神经元PID能有效调节PID参数,使其输出电压有效地跟随输入电压的变化,从而迅速达到稳定,表现出了良好的动态性能和鲁棒性。

Buck-Boost变换器非线性行为分析与混沌控制研究

根据电流模式控制下的Buck-Boost变换器的工作原理,在其工作于电感电流连续模式下,利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了状态方程模型,并通过调整参考电流大小仿真运行得出变换器在不同参数设置下由稳定状态进入倍周期分岔并最终导致混沌的非线性行为现象。为了消除所产生的混沌状态,提出采用传统PID控制及立方差反馈控制策略两种方式,仿真结果表明前者可将电感电流与输出电压控制在常数值上,后者可将其控制在不同周期态上,变换器的混沌现象都能得到有效抑制。

基于Boost电路单相两级式光伏并网发电系统的研究

传统上光伏并网发电大都采用工频或者高频变压器,但他们都有一些缺点。而非隔离型两级式光伏并网逆变器的应用可以尽可能地提高光伏并网系统的效率和降低成本,前级boost电路不仅能够提高最大功率跟踪(MPPT)的精度,而且又能使网侧逆变器较好的控制直流母线电压。后级逆变主要作用是实现对电网的跟踪控制确保逆变电路输出稳定、高质量的正弦变流电,因此采用电压外环、电流内环的双闭环控制。这种控制系统前级的最大功率点跟踪和后级的并网是互不干扰、相互独立的,不仅提高了系统控制可靠而且更有利于系统的模块化设计与集成。在Matlab/simulink建仿真模型,证明了该逆变系统的可行性并且达到了并网的要求。

双Boost单相逆变器并网控制策略

双Boost单相逆变器能够实现单级升压逆变,适用于分布式能源并网发电领域。针对其并网控制策略难以兼顾高性能的动态响应特性以及交直流侧电能质量的问题,在分析双Boost单相逆变器并网工作原理、功率解耦以及谐振机理的基础上,提出了一种由单并网电流环、功率解耦和有源阻尼组成且具有对称结构的并网控制策略,分析并介绍了各部分控制原理。最后,仿真和实验结果表明,所提控制策略具有动态响应速度快、并网电流质量高、直流侧无二次功率脉动等优点。

CCM模式下Boost电路的反步法非线性控制与仿真

基于非线性系统的稳定性理论并结合传统PID控制的优点建立了CCM模式Boost变换器的占空比非线性调制模型,提出了基于反步法的非线性控制技术,简化了非线性控制的算法。采用双闭环反馈控制方法,输出电压和电流有较高的精度。系统输入电压发生波动时输出电压能够快速稳定,系统的动态性能和稳态性能较传统PI控制方式有了很大的改善,通过仿真,验证了理论分析的正确性和优势。