加装超级电容的电动汽车DC/DC变换器设计

为满足加装超级电容的电动汽车对DC/DC变换器低压大电流、动态响应快的要求,选择了一种交错并联双向DC/DC变换器拓扑,其具有开关管电压应力低、输入电压与输出电压具有较大的变换比、输入电流与输出电流波纹小等优点.针对电动车在不同情形下系统的控制目标,设计了相应的控制器,并在Matlab/Simulink环境下构建控制器的仿真模型,对其性能进行分析.结果表明所选的拓扑结构及控制方法很好地达到了设计要求.     

三相交错式大变比双向DC/DC变换器研究

针对传统双向DC/DC变换器变压比较小的问题,采用三相交错式拓扑结构,使变换器具有大变压比,可以实现Boost和Buck两种工作模式.在Boost模式的输入端将三个输入电感并联来减小电流纹波,输出端将三个分压电容串联来提升电压比;在Buck模式的输入端用分压电容串联的结构来提升降压比,输出端采用电感交错并联的结构来降低电流纹波.仿真结果表明,开关管的电压应力在这两种模式下均得到了降低.优化双向DC/DC变换器输入、输出端拓扑结构,可显著提高其变压比,降低开关管的电压应力.     

一款48V八相交错并联Buck/Boost变换器的设计与分析

为了有效缓解能源短缺和环境污染的压力,48V轻度混合动力系统逐渐成为汽车行业研究热点之一。48V双向DC/DC变换器负责在48V轻度混合动力系统内转移能量,随着其输出功率的增加,传统双向Buck/Boost变换器的主要元器件实际可选范围小。根据多相交错并联双向Buck/Boost变换器工作原理及主要元器件实际市场情况,设计开发了一款48V八相交错并联双向DC/DC变换器。实际样机的工作效率测试结果与理论数据十分接近,充分验证了48V八相交错并联双向Buck/Boost变换器的设计及分析的正确性,研究成果能够满足整车企业对48V双向DC/DC变换器提出的功能需求及设计指标,具有一定的实际应用价值。     

用于混合动力汽车的软开关双向DC/DC变换器

双向DC/DC变换器作为混合动力汽车能量管理系统的核心,在混合动力汽车能量双向转换控制中起到关键作用。根据混合动力汽车对双向DC/DC变换器的要求,选取双向Buck/Boost变换器作为主电路拓扑,减小了重量与体积、提高了系统的工作效率,同时采用半导体软开关技术有效减小开关损耗。推导出变换器在不同工作模式时的动态模型,并对相应模式下的控制器进行设计,提高了系统的稳定性和动态响应速度。最后,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

复合储能源Boost变换器建模及多项式控制

为提高用电设备所需的快速动态响应特性及变换器工作可靠性,采用多项式控制方法,研究复合电源储能系统Buck/Boost变换器的控制策略.分析了复合电源两通道交错并联磁集成Buck/Boost变换器的Boost工作模态,采用扰动法建立变换器动态小信号模型,得到占空比到电感电流的开环传递函数.设计了多项式能量管理控制器并对其参数进行整定.研究结果表明:多项式控制策略与传统PI控制方式相比,更能优化控制主电源与辅助电源间的功率分配,提高了控制系统的稳定性及动态特性.研究结论有助于双向变换系统有效控制的实现.     

四电平浮动交错Boost DC/DC变换器研究

提出一种高升压比浮动交错四电平DC/DC变换器(Four-level Floating-output Interleaved-input Boost DC/DC Converter, FL-FIBC).该变换器不仅可以实现高升压比，显著减小变换器输入电流纹波，而且开关管承受的电压应力仅为输入电压和输出电压之和的1/6,对其拓扑结构及其工作原理进行分析研究，针对非交错导通方式下输出电压纹波大的特点，提出交错导通方式.通过在MATLAB仿真中搭建仿真，验证了所设计控制器的有效性.     

平均电流型并联Buck变换器的建模及滑模控制

根据DC/DC变换的基本原理,在连续导通模式下,依据状态空间法建立了并联Buck变换器的数学模型,在此基础上对变换电路构建了仿真模型。仿真结果与理论分析一致,表明了建模方法的正确性。基于该模型设计了一种并联DC-DC变换电路均流控制器,该控制器使用滑模控制法实现输出电流均流和输出电压调节,仿真结果表明该控制器提高了并联变换器的动态性能,输出电压对负载扰动鲁棒性更强,输出电流均流效果较好。     

微型电网双向DC/DC控制策略研究

分析户用型微电网系统Buck/Boost型双向直流斩波器(DC/DC)分别运行于Buck、Boost两种不同模式时的控制机理;针对不同运行模式,分别提出储能微源恒电流充电控制策略和恒母线电压放电控制策略。恒电流充电控制策略可实现储能装置稳态及直流母线电压突变时的恒电流充放电,恒母线电压放电控制策略既可满足系统稳态运行控制,也能满足直流母线参考电压突变及负载突变条件下的动态运行控制;仿真结果证明控制策略实现了期望的控制目标。     

耦合电感在交错并联Boost变换器中的应用研究

将反向耦合电感应用于交错并联Boost变换器,分析了耦合电感的耦合系数对交错并联Boost变换器电流纹波和动态响应的影响,给出了反向耦合电感集成磁件的设计方法,并作了仿真及实验研究。结果表明,稳态电流纹波与动态响应是一对矛盾,耦合系数越小,输出电流纹波越小,但动态响应越慢,耦合电感交错并联Boost变换器对耦合电感的设计要根据变换器的输出性能综合考虑。     

双向DC-DC变换器并联仿真

双向DC-DC变换器采用双向半桥变换器拓扑结构,首先阐述了双向半桥变换器的工作原理,并分析了电源的并联特性及自主均流法的工作原理,给出了参数设计方法.以Buck/Boost变换器并联系统为例,采用PID控制方式,应用Matlab对该模型进行了仿真,将仿真结果与未加均流方法进行比较,结果表明Buck/Boost变换器能实现能量的双向传递并且能很好地实现均流,从而验证了分析的正确性,为双向DC-DC变换器自主均流技术的推广应用提供仿真经验.     

零电流开关Buck变换器混沌现象的研究

鉴于软开关DC/DC变换器的应用越来越广泛,由于谐振元件的存在使得变换器的混沌现象变得复杂.本文以Buck ZCS PWM变换器为具体研究对象.借鉴采用模块化的思想,简化了电压反馈控制方式零电流开关 Buck变换器工作状态的分析,建立了变换器不连续导电模式下的系统离散混沌数学模型,为进一步的理论分析和模拟仿真打下基础.根据系统稳定性判据确定了稳定工作区域,得出主要元件参数的稳定工作范围,设计了电压反馈控制Buck变换器的仿真电路,仿真结果验证了理论分析的正确性.     

降压型DC/DC变换器的仿真研究

本文建立了一种降压型DC/DC变换器（Buck电路）的数学模型,并利用PSpice软件对这种DC/DC变换器进行仿真研究,分析其暂态和稳态的过程及形成机理。仿真表明,当电路元件取不同参数时,输出电压就会明显不同。仿真结果为实际电路的设计提供有益的参考。     

基于单片机的双向DC/DC变换器的设计与研究

本文设计了一种基于STC12C5A60S2型单片机的双向DC/DC变换器,一方面,通过半桥驱动器IR2104驱动Buck电路和Boost电路,可实现对电池的充电功能以及电池升压供电的目的。另一方面,通过单片机的程序控制,实现Buck电路和Boost电路的自由切换,以达到双向控制的目的。同时利用单片机自带的10位A/D转换器,实现了电路中电流和电压的精准采集,并可以通过按键实时增减电路电流。     

基于Wigner-Ville分布的CCM Buck变换器非线性分析方法

为了分析Buck变换器中的分岔和混沌现象,提出了一种基于Wigner-Ville分布的时频分析的方法.该方法以连续电流模式(CCM)的电压反馈型Buck变换器为研究对象,依据Buck变换器的工作特性推导出其状态方程,采用Matlab/Simulink建立CCM模式下Buck变换器的数学模型,采用Wigner-Ville分布的时频图作为识别方法,分析在不同输入电压情况下Buck变换器出现倍周期分岔而导致混沌的现象.该方法可以识别和描述Buck变换器的动态过程,更好地分析DC/DC变换器中的谐波、噪声与混沌现象的关系,为改善DC/DC变换器性能奠定了基础.     

燃料电池汽车DC/DC变换器电磁兼容研究

针对燃料电池汽车DC/DC变换器电磁兼容特性问题，参照GB/T 18655—2018在电波暗室内针对实际的燃料电池汽车DC/DC变换器搭建了实验系统，对其进行传导发射以及辐射发射实验，获得燃料电池汽车DC/DC变换器正常工作时各线缆端口的干扰电流和参考点位置的电场强度.然后，通过测量获取实验系统中各部件的几何参数，建立燃料电池汽车DC/DC变换器的电磁仿真模型，将传导发射实验获取的干扰电流作为电磁仿真模型的激励信号.将该仿真所获得的参考点位置的电场强度与辐射发射实验所获取的参考点位置的电场强度进行对比，结果显示：仿真结果与实验结果的整体变化趋势一致，且高频段时的平均误差在5 dB左右，仅在低频段精确度相对较差，该燃料电池汽车DC/DC变换器电磁仿真模型较为可靠.最后，利用该电磁仿真模型对燃料电池汽车DC/DC变换器的辐射抗扰特性进行了分析，结果表明，在电场强度为30~100 V/m的平面波干扰情况下，燃料电池汽车DC/DC变换器的正常工作不会受到影响，满足电磁兼容性要求.     

并联DC/DC变换器交互影响分析

并联DC/DC变换器之间的交互影响给系统的稳定运行和电能质量带来负面影响。基于状态空间平均法建立了升压DC/DC变换器传递函数模型,基于所建立的模型和相对增益矩阵原理,提出了一种并联DC/DC变换器双闭环均流控制回路之间的交互影响的分析方法,能够分析并联DC/DC变换器双闭环控制回路之间的交互影响和系统频率、控制参数之间的关系。基于相对增益矩阵原理分析方法和时域仿真的一致性,验证了该分析方法的有效性。     

基于相对增益矩阵原理分析并联DC/DC变换器交互影响

并联DC/DC变换器之间的交互影响给系统的稳定运行和电能质量带来负面影响。基于状态空间平均法建立了升压DC/DC变换器传递函数模型,基于所建立的模型和相对增益矩阵原理,提出了一种并联DC/DC变换器双闭环均流控制回路之间的交互影响的分析方法,能够分析并联DC/DC变换器双闭环控制回路之间的交互影响和系统频率、控制参数之间的关系。基于相对增益矩阵原理分析方法和时域仿真的一致性,验证了该分析方法的有效性。     

电动汽车双向DC/DC变换器的设计

采用全桥谐振C LCLC变换器和模糊PID控制的半桥Buck Boost变换器,组成两级式双向DC/DC变换器拓扑;并根据等效模型计算出谐振元件参数,即变压器的匝比为1∶1,输入输出电压为400 V,谐振电感为100 μH,谐振电容为253 μF,半桥Buck Boost变换器中的滤波电感为5 000 μH,滤波电容为127 μF。仿真结果表明,全桥谐振C LCLC谐振变换器输入电压与输出电压一致;模糊PID控制策略可有效降低充电状态下电压超调量,缩短调节时间,提高系统的抗扰动能力,说明所采用的设计工艺能有效提高电动汽车变换器的动态、稳态性能和抗扰动能力。     

相移控制型双向DC-DC变换器的建模与仿真

为了克服传统双向DC/DC变换器效率低、控制复杂的缺陷,以简化电路为基础,结合开关函数和状态空间平均的建模方法,对状态空间平均方程加以降阶,建立以移相角Φ和开关频率f为调节参数的简化模型.仿真结果表明:变压器两端电压与电流纹波较小,输出稳定.该模型仿真时间短,也适用于其他半桥双向DC/DC变换器的设计.     

耦合电感对交错并联变换器输出特性的影响

为了解决交错并联变换器动态和稳态特性的提高与耦合电感耦合度的关系,以双通道交错并联变换器为研究对象,从电路角度分析了耦合电感在正向耦合及反向耦合方式下,不同耦合度对交错并联变换器输出特性的影响,并进行了仿真验证,结果表明:理论分析与仿真结果完全一致.耦合电感的设计应选择反向耦合方式,在满足变换器动态响应速度的基础上,力求稳态纹波最小,为交错并联变换器提高动态响应、减低稳态电流文波提供技术支持.