Indirect Output Voltage Control in Negative Output Elementary Super Lift Luo Converter Using PIC plus FLC in Discontinuous Conduction Mode

In this paper, the design of a proportional integral controller (PIC) plus fuzzy logic controller (FLC) for the negative output elementary super lift Luo converter (NOESLLC) operated in discontinuous conduction mode (DCM) is presented. In spite of the many benefits viz. the high voltage transfer gain, the high efficiency, and the reduced inductor current and the capacitor voltage ripples, it natured with non-minimum phase. This characteristic makes the control of NOESLLC cumbersome. Any attempt of direct controlling the output voltage may erupt to instability. To overcome this problem, indirect regulation of the output voltage based on the two-loop controller is devised. The savvy in the inductor current control improves the dynamic response of the output voltage. The FLC is designed for the outer (voltage) loop while the inner (current) loop is controlled by the PIC. For the developed ?19.6 V NOESLLC, the dynamic performances for different perturbations (line, load and component variations) are obtained for PIC plus FLC and compared with PIC plus PIC. The study of two cases is performed at various operating regions by developing the MATLAB/Simulink model.

一种高频非理想DCM反激变换器建模与设计

针对反激变换器因高频特性描述不准确而误导补偿参数设计的问题,根据平均开关模型法,建立工作于断续导通模式(DCM)下非理想反激变换器小信号模型,并推导包含高频零极点的控制环路传递函数;分析控制环路幅频特性与相频特性,并搭建基于电流模式控制芯片KP2201的反激变换器SIMPLIS仿真模型,与实验样机进行测试验证。仿真与实验结果均表明,基于所提模型预测的控制环路能够有效描述系统工作特性,在频率响应及动态响应上均具有良好的一致性,为工程应用中设计稳定系统提供参考。

DCM单桥臂集成Boost逆变器用PFM+SPWM混合调制策略

传统脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)+正弦脉冲宽度调制(sinusoidal PWM,SPWM)混合调制下,电流断续模式单桥臂集成Boost逆变器在负载功率大范围变化时会产生过调制问题,导致输出波形畸变。采用恒定占空比且变输出功率的改进混合调制策略可避免上述问题,但无法应用于独立逆变、光伏并网等场合。为此,文章提出一种脉冲频率调制(pulse frequency modulation,PFM)+SPWM混合调制策略,使升压桥臂工作在PFM方式,逆变桥臂工作在SPWM方式。该调制策略不改变输出功率和升压桥臂的占空比,通过变频控制实现直流母线电压调节,可以避免负载大范围变化时输出波形产生畸变,且可以应用于输出功率不可调的场合,具有更强实用性。所提混合调制策略的可行性通过一台500W的原理样机得到仿真和实验验证。

DCM模式BUCK变换器的建模与混沌控制

为进一步探索开关变换器的非线性特性和混沌控制方法,对电流断续导通工况下的BUCK变换器进行了研究。通过MATLAB建模仿真,分别研究了电流断续导通模式BUCK变换器工作状态与输入电压Vi、电容C和电感L3种电路参数的影响关系。在选定条件下改变3种电路参数,均观察到了系统从单周期稳定态到倍周期分岔,再到混沌的演化过程。仿真结果表明3种电路参数对系统状态的影响方式互不相同,且相较于电流连续导通模式,断续导通模式具有更复杂的变化规律。在此基础上采用一种混沌控制策略,实现了对断续导通模式BUCK变换器的混沌控制。该控制策略快速有效,仅需0.6μs就可以将系统从混沌态控制到稳定态。此外,该控制策略不需要设定预期的目标轨道,不依赖变换器自身电路参数,仅需调整一个外部可调参数,在验证仿真模型正确的同时也提供了一种有效的混沌控制方法。

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。

单开关二次型DCM Buck变换器

单开关二次型DC-DC变换器采用一个功率开关管实现两个变换器的级联,拓宽了变换器的输入到输出的电压传输比,减少了驱动电路,提高了变换器的效率。相比于传统Buck变换器,二次型Buck变换器工作于DCM模式时有三种不同的工作模态。本文分析了三种工作模态下单开关二次型Buck变换器的工作原理,建立了其平均状态空间等效模型,研究了其稳态特性及各参数之间的关系,最后通过仿真及实验验证了理论分析的正确性。

一种Boost型PFC电路在DCM下的恒频控制方案

通过对Boost型变换器在不连续导电模式DCM(Discontinued Conduction Mode)下平均电感电流的分析,得到了在恒频状态下实现功率因数校正PFC(Power Factor Correction)时,功率开关管所需的开启时间与输入、输出电压之间的数学关系,并结合实际电路设计,提出了一种PFC控制方案。该方案利用输入、输出电压的采样信号和一个二次积分电路来调制功率开关管的开启时间,使Boost变换器在不连续导电模式下恒频工作并实现电压跟随。理论分析求解出了电路控制参量取值的边界条件。实验电路测试获得了接近1的功率因数和很低的电流谐波含量。

脉冲序列控制DCM Boost变换器的控制脉冲组合和输出电压纹波研究

深入研究了工作于电感电流断续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)的脉冲序列控制Boost变换器,在分析每个开关周期内高、低功率脉冲控制下输出电压变化量的基础上,研究了不同负载下脉冲序列控制DCM Boost变换器在一个功率脉冲循环周期内高、低功率控制脉冲组合方式和输出电压纹波,为脉冲序列控制方案的设计提供了必要的依据。基于PSIM电路仿真,得到了不同负载时的时域波形,仿真结果验证了控制脉冲组合方式、纹波分析结果的正确性及控制方案的可行性。本文的分析方法和研究结论对脉冲序列控制开关变换器的设计和运行具有重要的指导意义。

交错并联Boost变换器DCM分析及电感设计

通过对交错并联Boost变换器(IBC)的不连续导电模式(DCM)及其电感电流和输入电流纹波进行理论分析。推导出了输入电流纹波与上升和下降斜率、占空比、电感电流连续时间和变换器周期时间的比值关系表达式。提出在特定电压增益条件下,优化电感能够使输入电流纹波减小到零。通过Matlab仿真和实验验证了理论分析的正确性。

Buck变换器DCM模式下的动态建模分析

为了解决断续电流模式下的Buck直流变换器建模困难的问题,针对这个离散的、时变的、非线性系统,提出引入虚拟开关数将一个开关周期中的三种电路拓扑统一到一组状态空间方程中。在应用动态相量法时,为保证模型的合理性,动态相量模型中保留傅里叶级数中的直流量、基频分量和二次分量,讨论虚拟开关占空比的取值,建立其非线性、大信号、时不变模型。仿真结果表明,动态相量模型接近于时域模型,验证了动态相量模型的合理性。

新型无桥DCM Pseudo-Boost PFC变换器研究

本文研究了一种无桥Pseudo-Boost功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)变换器,解决了传统Boost PFC变换器存在二极管整流桥导通损耗大、效率较低的问题。详细分析了电路拓扑工作于电感电流断续模式(Discontinuous Current Mode,DCM)的工作原理和稳态特性,变换器具有传统Boost PFC相似的升压特性。分析了变换器的输入电流和功率因数值,基于其输入、输出电流特性,建立了系统的小信号模型,并设计了简单可行的控制电路。最后仿真分析表明,变换器输出电压稳定,输入电流能很好地跟踪输入电压,功率因数大于0.99,达到了功率因数校正的目的。

一种单级DCM高功率因数非平衡半桥变换器

对一种由非平衡半桥电路构成的新型单级AC/DC功率因数校正 (PFC)变换器的工作模态及性能进行了理论分析 ,采用SIMetrix数模电路仿真软件进行了数字仿真 ,并在样机上进行了试验 .仿真及试验结果表明 ,该电路工作于不连续导电模式 ,具有很好的功率因数校正性能以及软开关效果 ,因此有很高的功率因数及效率 .

DCM模式Boost开关变换器的非线性全阶建模和仿真

提出了一种工作在断续电感电流模式下的DC-DC Boost(升压)变换器模型。在经典状态空间平均法基础上运用占空比限制和系数修正矩阵加以改进,并考虑寄生参数的影响,推导出状态方程,建立其非线性全阶模型,对瞬态响应和开环传递函数进行仿真,结果较已报道文献,直观、物理意义明确、精度更高。

DCM-CRM Boost-Flyback单级PFC变换器

为了实现功率因数校正(PFC)功能,单级Boost-Flyback变换器的前级Boost变换器通常工作在断续导电模式(DCM),为了实现高效率,通过控制使后级Flyback变换器工作在临界连续导电模式(CRM)。详细分析了变换器的工作原理和功率因数、中间储能电容电压、开关频率等相关工作特性,并搭建了60 W的实验样机,验证了此变换器能够仅使用1个开关管和1个峰值电流模控制器,同时实现PFC功能和恒定输出电压,且相比DCM-DCM,DCM-CRM Boost-Flyback单级PFC变换器在保持相同功率因数的前提下,提高了变换器的效率。

全输入电压范围高功率因数脉冲序列控制DCM Boost PFC变换器

定占空比控制DCM Boost PFC变换器的开关管导通占空比固定,存在输入电流畸变,导致输入功率因数较低。为实现DCM Boost PFC变换器的单位功率因数,需要根据输入电压与输出电压调整占空比,由于运算复杂,低成本的数字控制难以实现。提出了一种DCM Boost PFC变换器的脉冲序列(pulse train,PT)控制方法,以离散化的方式拟合变占空比函数,运算量小,适用于采用低成本的数字控制芯片。实验结果表明,PT控制DCM Boost PFC变换器具有比定占空比控制DCM Boost PFC变换器更高的PF和更低的输出电压纹波。

基于临界模态的DCM-LCC谐振变换器的归一化分析与设计

为了研究电感电流断续模态(DCM)下LCC串并联谐振变换器的增益特性,通过谐振回路增益和串并联谐振电容比两个参数,建立了不同工作模态下LCC谐振回路的归一化模型。通过引入能量守恒原理及临界电流模态(CRM),推导了一种基于临界模态的归一化谐振元件参数设计模型。该模型准确简单,简化了谐振参数的设计。根据推导结果得到不同工作模态下的LCC谐振回路的频率-增益特性曲线,便于对谐振回路的输出特性进行预判。最后以一台额定输出6 kW/6 kV的高压电源样机为例,详细给出了参数设计过程并进行实验验证,实验结果验证了所建立的谐振元件的归一化设计模型的准确性。谐振回路的增益特性曲线的计算、仿真及实验结果对应良好,证明了所述的谐振回路的频率-增益特性曲线的有效性。

DCM模式下非理想Boost开关变换器的建模与仿真

提出了一种工作在断续电感电流(DCM)模式下的非理想DC-DC Boost(升压)变换器模型。在电路平均法基础上对占空比限制加以改进,并考虑寄生参数的影响,建立其小信号模型,推导出传递函数。在Matlab/Simulink环境中,对瞬态响应和开环传递函数进行仿真,结果与实际更加接近,精度更高。

计及DCM的电动汽车充电机LLC谐振变换器参数设计与优化

电动汽车充电技术是促进电动汽车发展与规模化应用的关键。LLC谐振变换器具有效率高、输出电压范围宽、功率大等特点,在电动汽车充电机中得到广泛应用。由于谐振过程十分复杂,通常采用基波等效分析(First Harmonic Approximation,FHA)方法设计LLC谐振变换器。该方法由于没有考虑不连续导通(Discontinuous Conduction Mode,DCM),从而存在较大的误差,并且需要多次反复迭代寻找合适的电路参数。提出了一种计及DCM分析的电动汽车充电机参数设计与优化方法,可以更精确地求解变换器电压增益,并且设计过程不需要迭代。针对某容量3.3 kW、输入400 V、输出250~430 V的LLC谐振变换器进行仿真分析,结果表明,采用所提方法对LLC谐振变换器参数进行优化设计,变换器的效率更高,且电压增益误差比传统方法减小了74.9%。

DCM Boost PFC数字化的研究

传统断续导通模式的Boost PFC采用单电压环控制算法实现,但存在输入电流畸变大、功率因数不高的问题,从理论的角度深入分析了单电压环控制法不足的原因,根据Boost PFC电路在断续导通模式下的输入输出电压比,利用功率守恒原则,提出了适用于断续导通模式的DCM预测电流法,与单电压环控制法相比电流畸变、功率因数均得到改善。实验结果验证了理论分析的正确性。

DCM模式APFC电路寄生参数对THD的影响

有源功率因数校正(APFC)技术广泛应用于提高电网适应能力及减小谐波污染的场合,其性能与工作模式及参数设计密切相关。提出基于Boost电感电流数学模型,其分析方法弥补了传统周期平均电流模型不精确、分析范围小的不足,并利用该数学模型系统分析了在断续导通模式(DCM)下Boost PFC电路主要元器件寄生参数对输入电流畸变(THD)的影响。实验验证了理论分析的正确性。