Buck型DC-DC变换器终端滑模PD控制设计

为进一步提高Buck型DC-DC变换器的稳态性能和动态性能,将PD控制引入到Buck型DC-DC变换器终端滑模控制环节。通过基尔霍夫定律建立Buck电路的状态空间模型,实现Buck型变换器的基本电压调节功能,用PD控制优化终端滑模的滑模面形式,设计终端滑模控制器,使之满足Lyapunov稳定方程,并在Matlab中仿真对比分析终端滑模和终端滑模PD控制器下Buck电路的性能。仿真结果表明,所设计的终端滑模PD控制器具有良好的鲁棒性、稳定性和动态性能。与单纯的终端滑模控制相比,输出电压更接近于理想输出电压,具有更小的超调量和响应时间。     

基于SPCE061A光伏并网发电模拟装置设计

本系统以凌阳单片机为控制核心,包括DC-DC变换器、DC-AC变换器、滤波电路、辅助电源等模块。由单片机产生SPWM波,驱动DC-AC变换器中的全桥逆变功率转换电路,从而实现直流到交流的转换;采用DC-DC变换实现电压稳定到输入电压一半;利用过零比较的方法,实现频率和相位跟踪。系统具有过流保护和欠压保护功能,能够有效的保护电路,而且具有自动恢复功能。另外,本系统还具有语音报警及液晶显示功能。     

基于UC3846的推挽正激DC-DC变换器的设计

本文设计了一款基于UC3846的推挽正激DC-DC变换器,分析了变换器的电路控制原理。样机的实验波形及数据表明该变换器克服了传统推挽电路的不足,具有变换效率高,功率开关管电压尖峰小、动态响应快等优点。     

Buck型DC-DC变换器中数字预测模糊PID控制器的设计与实现

为了提高数字DC-DC变换器的瞬态响应性能,设计了一种基于数字预测控制方法的模糊PID控制器.该控制器根据Buck型DC-DC变换器的电路结构,准确预测单个开关周期或多个开关周期后的负载电压和电感电流,以克服环路时延对系统瞬态响应的影响;同时,在基本PID控制基础上引入模糊控制,实时在线调整PID控制参数,以克服变换器的非线性特性对瞬态能力的影响.所设计数字控制器经FPGA验证,结果表明,与基本PID控制相比,所设计数字预测模糊PID控制器能有效提高变换器的瞬态响应能力,变换器的瞬态响应时间缩短1/3,电压超调量小于5%.     

一种光伏发电DC-DC变换器

在光伏发电系统中为了控制蓄电池的充放电的稳定性,保护系统的安全性,设计了一种以非隔离型的Buck/Boost拓扑结构为主电路的DC-DC变换器、设计了电路的参数,提出了基于电压、电流双闭环的控制算法,采用微处理器TMS320F28335为控制核心,开发了控制系统.实验结果表明:该DC-DC变换器具有输入电压范围广、输出电压精度高以及良好的动态、稳态特性.     

断续导通模式的Buck变换器反步滑模控制

为进一步提高Buck变换器的控制性能,针对Buck变换器的非线性特性,考虑其在电感电流断续导通模式下的数学模型,采用反步滑模法设计了闭环控制器.基于系统生成器提出了数字控制器的实现方法,分析了其负载扰动和电源扰动特性.与PI控制方式相比较,在Buck变换器的启动阶段,采用反步滑模控制器的系统输出电压的上升速度快、调节时间短、超调小,当Buck变换器的负载和电源参数发生突变时,反步滑模控制的输出电压能够及时调整、扰动幅度小.比较结果表明反步滑模控制的优越性和SG设计开发的有效性,为现场可编程门阵列实现Buck变换器的数字控制器提供了新的设计流程,也为进一步研究其它直流-直流变换器的非线性控制提供了新思路.     

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。     

基于FPGA的Buck变换器的研究与设计

与传统的模拟控制相比,提出了一种基于Buck DC-DC变换器的电流滞环数字控制方法,通过数控芯片计算、处理采样得到的瞬时电压、电流值,将电感电流稳定在一定的滞环范围内,达到稳定输出电压的效果.分析了负载突变时电路的动态响应,给出了主电路器件参数的选择和设计方法,并制作了一台以FPGA芯片为控制核心的智能数控开关电源,验证了控制方法的可行性和理论分析的正确性.     

Buck型DC-DC变换器中单输入模糊控制器的设计与实现

提出了一种简化的用于数字控制DC-DC变换器的模糊控制算法——单输入模糊控制算法.通过在算法中引入符号距离法,将常规模糊控制算法中的2个输入简化为单个输入,从而使相应的模糊规则条数明显减少.在此基础上,采用FPGA设计了单输入模糊控制器,并进行了系统验证.测试结果表明,在输入电压为2.7～3.5 V、输出电压为0.8～1.5 V的Buck型DC-DC开关变换器中,系统的建立时间小于150 ms,稳态误差小于10 mV.与常规模糊控制器相比,这种单输入模糊控制器具有设计、调节和硬件实现简单等优势,因而有望在数字控制DC-DC变换器中得到广泛应用.     

电传动推土机牵引性能匹配的变压控制方法

电传动推土机动力总成包括发动机、发电机、超级电容以及轮边驱动电机,其载荷变化范围大且具有突变性的动力学特征,使发电机与电动机难以实现全局功率匹配.针对电传动推土机动态牵引性能匹配这一关键问题,提出基于双DC-DC(直流-直流)变换器的直流母线电压变压控制方法.即在直流母线与发电机之间加入DC-DC变换器,控制发电机的额定电压工作点,实现发动机在额定工况点工作的高效目标;在直流母线与电动机之间加入DC-DC变换器,根据实时载荷所表达的系统状态变矢量调节变压系数,控制发电机与电动机相对于载荷变化的动力学匹配关系,使发电机与电动机在全载荷意义上实现功率匹配,保证其牵引性能的发挥.通过某型号推土机开发过程性能匹配及其系统数字化模型仿真试验,验证了基于双DC-DC变换器的直流母线电压变压控制方法的有效性.     

永磁同步并网风力发电系统双模块控制研究

针对永磁同步并网风力发电系统,研究了一种双模块控制系统。MPPT控制模块在整流器和逆变器之间设置Buck变换器,使用优化后的最优梯度-爬山法策略控制Buck变换器占空比。并网逆变控制模块采用直流母线电压瞬时值外环及并网电流瞬时值内环的双环控制策略,通过外环电压PI控制得到指令电流,进而采用PI瞬时电流控制经逆变器和LCL型滤波器得到并网输出电流。仿真实验波形表明,MPPT控制模块能够快速、稳定地跟踪最大功率。逆变器输出符合并网要求,控制效果具有较好的稳定性和动态特性。     

改进型本安Buck变换器的分析与设计

提出了一种输出具有LC滤波电路的本安Buck变换器,使得在特定的电气性能指标要求下,可不提高变换器工作频率,但能减小变换器内部的电感量及电容量,达到提升该变换器本质安全性能的目的。深入分析了该拓扑电路在电感电流连续模式(CCM)时的输出纹波电压,指出输出纹波电压最大值是在输入电压最大,负载电阻为CCM与DCM的临界电阻时取得。根据最大输出纹波电压指标要求,在给定的动态范围内,得出了本安Buck变换器电感、电容参数的设计方法。为了说明改进型Buck变换器相比于传统型Buck变换器的优势,在相同的输出纹波电压指标要求下,对传统型及改进型Buck变换器的电感、电容取值进行了比较分析,得出所提出的改进型Buck变换器采用较小的电感、电容即可满足电气性能指标要求,因而可提高其本安性能。因此,通过在Buck变换器的输出附加LC滤波电路,不仅能有效提高本安Buck变换器的输出功率,还能减小其体积。给出了设计实例,仿真与实验结果验证了改进电路拓扑理论分析的正确性及减小目标电感、电容量的可行性。     

一种新型ZVT PWM Buck变换器仿真研究

介绍了一种新型零电压转换(Zero Voltage Transition,简称ZVT)脉宽调制(Pulse Width Modulated,简称PWM)Buck变换器,该Buck变换器能在整个周期范围内实现主开关管的零电压开关(ZVS)、辅助开关管的零电流开关(ZCS)和所有无源功率器件的零电压开关(ZVS);相对于硬开关Buck变换器,该新型Buck变换器的主开关和辅助开关的电压电流应力都很小.详细分析了该变换器的工作原理,并通过仿真验证了该电路的可行性.     

高压DC-DC控制器高效功率管驱动电路研究

针对高压降压DC-DC(直流转直流转换器)输入电压范围宽的特点,设计了驱动电路通过钳位电路设定高压的驱动电压,同时通过源极跟随提供驱动功率管开启的驱动电流.电路集成于一款40 V 0.18μm BCD(双极型晶体管、互补金属氧化物半导体和双扩散金属氧化物半导体)工艺的高压降压DC-DC控制器芯片中,测试结果表明:在200 kHz开关频率下空载功耗为4 mA;驱动功率管开启电压最高为14 V,当输入电压小于14 V时能够提供接近输入电压的驱动压差;PMOS(P型金属氧化物半导体)功率管栅极电压驱动速率在40 V/μs以上,NMOS(N型金属氧化物半导体)功率管栅极电压驱动速率在60 V/μs以上.驱动电路具有高驱动速度和高驱动电压差,以降低开关损耗及导通损耗.     

基于等效电阻法的本质安全型Buck DC-DC变换器的新研究

对Buck DC-DC变换器电感开路的最危险情况进行了分析,提出了一个全新的分析方法——等效电阻法,将Buck DC-DC变换器电感开路的放电特性等效为一个简单电感电路,推导了等效电阻的表达式;以感性电路的最小点燃曲线作为判断依据,得到了本质安全型Buck DC-DC变换器内部本质安全性的判断方法,并用实验验证了所提方法的合理性和判据的正确性。     

一种高集成度的DC-DC开关电源软启动电路

设计并实现了一种高集成度的DC-DC开关电源软启动电路,使用DAC控制方式产生线性上升的软启动电压,控制DC-DC平稳启动,避免浪涌电流和输出电压过冲.通过抑制开关噪声和提高镜像电流精度等措施提高软启动电压线性度.不使用大电容,使得电路具有高集成度和低功耗.提出的软启动电路已成功集成于一款采用0.6μm CDMOS工艺的高压Buck DC-DC开关电源中,其所占面积仅为0.025mm2.实测结果表明:在整个负载范围内,DC-DC输出电压和电感电流都实现了平稳启动,软启动时间达到4.5ms.并且在输出短路或过温关断的情况下也实现了平稳软启动.     

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.     

基于强跟踪滤波器的DC-DC变换器自适应控制

针对一类变结构非线性时变系统,研究了DC-DC交换器的自适应控制算法.以Buck变换器为研究对象,在它平均状态模型的基础上,使用强跟踪滤波器在线估计出变换器的参数,实时更新广义一般模型控制的模型参数以补偿时变参数的影响,由此实现DC-DC变换器的自适应广义一般模型控制.仿真结果表明,当输入电压、负载、参考电压或变换器其他参数发生变化时,采用自适应控制的DC-DC变换器仍然具有良好的鲁棒性和控制性能.最大超调量为3.73％,稳态误差为0,Vout、iL和R的真值和估计值相对误差的均值分别为0.18％、2.64％和2.78％.     

级联型电压自平衡固态变压器

传统的级联型固态变压器存在级联单元间直流母线电压不平衡的问题,严重影响系统的稳定运行。常规的解决办法是控制各个级联脉宽调制(PWM)整流器或者双向DC-DC变换器,来调节每个单元的直流母线电压大小,但其控制复杂,运算量巨大,在级联数量较大时甚至无法使用。该文提出了一种新型的具有电压自平衡能力的级联型固态变压器,介绍了其拓扑结构和控制方法,分析了其自平衡的工作原理,并研究了其参数变化的影响。这种级联型固态变压器不需要任何额外的电压平衡控制,完全依靠拓扑电路实现电压的自动平衡,能够大大简化控制系统。仿真结果验证了该固态变压器的电压自平衡能力,表明其具有良好的工作性能。     

基于滑模控制技术的DC-DC Buck变换器研究

DC-DC Buck变换器运用滑模控制技术可加快控制系统瞬时动态响应速度,具有稳定性和收敛性.为实现滑模控制技术,通过对电感电流、滤波电容电压的信号进行估算,搭建一种新电路拓扑结构的状态观测器,解决传统观测器容错性和可靠性差的问题,并具有抗干扰能力强的特点,适用性广.经仿真与实验验证,当负载电阻出现干扰波动时,运用滑模控制技术的DC-DC Buck转换器具有快速收敛性.