反步均流型Buck变换器并联系统的建模与设计

在电感电流连续导通的模式下,提出一种基于反步法的Buck变换器并联系统的均流控制方法.该方法在Buck变换器并联系统状态方程的基础上,引入一个表示电感电流间误差积分的状态量,然后拓展状态向量,得到拓展后的状态方程.针对该状态方程,根据反步法的原理,设计了Buck变换器并联系统的反步均流控制律.仿真结果表明,与未采用均流控制方法相比,基于反步法的均流控制律可以实现良好的均流效果,同时具有较强的鲁棒性.     

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.     

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.     

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。     

高频开关电源的数字化控制电路的设计

实现电源高频化的有效途径是采用软开关技术,本文通过分析电源电路中的软开关技术,在基于Buck变换器的基础上建立了移相全桥变换器的小信号模型,该模型具有较高的系统稳定性。最后给出了数字化控制系统的软件流程。     

并联BUCK变换器的非线性动力学性质与均流关系的研究

研究了带有均流控制电路的两个并联buck变换器的对称变量在混沌、周期状态的幅度同步、相位同步及不同步等情形下的均流效果.发现当两个并联buck变换器工作在周期幅度同步或混沌幅度同步状态时均流效果好,而两个buck变换器工作在混沌相位同步或周期相位同步状态时,均流效果差;同时发现当两个buck变换器的参数不匹配时,不能实现均流.最后,根据滑模变结构控制原理,设计控制器使两个参数不匹配的并联buck变换器的输出电流幅度达到同步来获得良好的均流效果.     

双向DC/DC变换器的建模及多项式控制器设计

为满足开关电源对低压大电流的要求,达到减小输入输出电流纹波,提高工作频率,改善变换器的功率密度等目的.以三相交错并联磁集成双向DC/DC变换器为研究模型,制定了Buck模式下的控制目标,同时建立相应模式下的交流小信号模型,并设计多项式控制器从而实现控制目标,通过Matlab仿真软件对三通道交错并联磁集成双向Buck/Boost变换器的Buck运行模式进行仿真验证.研究结果表明:设计方法具有良好的鲁棒稳定性.     

平均电流模式DC/DC变换器均流控制方法

针对DC/DC变换器在并联时很容易出现输出电流不均的现象,介绍了一种利用均流线实现平均电流模式控制DC/DC的均流控制方法。小信号模型分析表明,采用这种控制方式时每一个模块都是个三环控制系统。对这种三环控制系统的电路参数选择原则进行了说明。并用三个BOOST电路模块构成的并联实验系统验证了这种控制方法。实验结果表明这种均流方法在动态和静态过程中的均流效果都非常好,而且并联系统的输出特性也比较平。     

基于并联均流技术的直流变换器

随着装备信息化的发展,各种仪器设备对电源容量的要求越来越高,而多模块并联是增加直流电源容量的主要途径之一。针对并联系统中由于单体特性不同造成的负载电流不平衡问题,分析了几种常用均流方法的优缺点,并采用最大电流均流法设计了均流控制策略,在电压电流双闭环控制基础上增加了一个均流环,形成一个三环控制系统。利用Matlab搭建了2个电源模块并联仿真模型,分别进行了有均流环和无均流环2种情况下的仿真,并进行了实验验证。实验结果表明该均流控制策略具有较好的均流效果。     

并联Buck变换器的滑模变结构均流控制策略

应用滑模变结构控制原理,设计有效的控制器对并联电压控制模式的buck变换器电路系统进行均流控制.数值模拟结果显示,当并联中的两个变换器参数不一致时,或当负载变化时,滑模变结构控制均流的响应速度快,效果好.     

三相四桥臂并联逆变器的零序电流建模与控制

针对三相四桥臂逆变器直接并联时的零序电流控制问题,通过建立直接并联三相四桥臂逆变器的桥臂平均模型,推导出零序电流的动态平均模型,揭示了系统中零序环流的形成机理.基于常用的载波正弦脉冲宽度调制(SPWM)方法,提出了基于第四桥臂电流闭环的直接并联三相四桥臂逆变器零序电流控制方法,从而抑制了两组直接并联逆变器第四桥臂中线间的零序环流.仿真和实验结果表明,所提出的控制方法能有效解决直接并联三相四桥臂电压源逆变器间的零序环流控制问题,可为微电网中大功率新能源发电并网逆变器的并机扩容提供技术保障.     

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。     

Buck变换器线性参数变化模型的增益调度控制

针对开关变换器的输出电压极易受到输入电压或者负载波动的影响,提出一种建立在Buck变换器线性参数变化(LPV)模型基础上的增益调度控制策略.首先,将Buck变换器的小信号模型转换成以负载电阻和输入电压作为变参数的LPV模型,基于LPV的凸分解方法,利用线性矩阵不等式(LMI)技术对凸多面体各顶点分别设计满足H∞和闭环极点配置的反馈控制器,再插值各顶点所设计的反馈控制器,综合得到具有多面体结构的LPV控制器.该方法在线计算量小,容易实现.最后,通过仿真验证了设计方法的有效性,与传统的鲁棒控制策略的控制器相比,所设计的LPV控制器受Buck变换器中输入电压和负载电阻波动影响较小,具有更好的控制性能.     

三相电压型PWM整流器的反馈线性化和滑模控制

建立了同步旋转坐标系下的三相电压型脉宽调制(PWM)整流器(VSR)的非线性数学模型,针对有功电流和无功电流强耦合的特点,提出一种基于该坐标系的电压和电流双闭环控制算法,其中电压外环采用滑模控制算法,电流内环采用状态反馈精确线性化控制策略,最后建立了仿真模型并与传统PI控制进行了仿真对比.结果表明,该复合控制方案结合了两者的优点,使VSR既具有良好的鲁棒性,又能实现无功电流和有功电流的解耦控制,系统能保证很高的功率因数,输出电压恒定,能适应负载的扰动和非线性变化,具有很好的静动态性能.     

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.     

基于Buck变换的新型逆变器及其稳定性分析

提出一种基于Buck变换的新型逆变器,通过建立电路的低频平均模型,用经典控制理论分析了该逆变器在各种经典控制方式下的稳态响应性能和暂态稳定性能,从而得到最优的控制策略———PD控制策略.实验结果表明该逆变器具有良好的暂态稳定性能和鲁棒性,从而验证了理论分析的正确性.     

含旋转电机接口和逆变器接口的微网小信号稳定性分析

提出了一种包含了逆变器接口（voltage source inverter,VSI）、同步电机接口（synchronous generator,SG）的独立微网控制策略,并分析了其小信号稳定性。VSI 接口和 SG 接口的分布式电源均采用下垂控制策略,二者之间无需实时通信,可实现负荷功率共享。建立了系统的小信号状态空间模型,主要包括：同步发电机及其控制器的小信号模型、逆变器及其控制器的小信号模型、电网络及负荷小信号模型。计算了下垂增益变化时的根轨迹,得到了系统主特征值随参数变化的根轨迹,计算了不同状态变量对特征值的参与因子。稳定性分析结果表明：当所有分布式电源采用下垂控制时,引入同步发电机接口的分布式电源,系统频率小信号稳定性大大增强。PSCAD 时域仿真验证了特征值计算的正确性。     

采用内环平均电流共享的多相电源分析与设计

多相电源的设计需要分析其动态特性和系统稳定性。该文在单相电源的基础上建立了多相电源的小信号模型,并利用控制理论推导了系统的传输函数。利用Bode图分析方法,对多相电源的小信号稳定性和动态特性做了系统上的分析,特别考虑了电压反馈网络和电流反馈网络的各个参数对系统稳定性的影响。在此基础上,设计了多相电源芯片,并指出内环平均电流共享相对于外环平均电流共享的优点:面积小三分之一,功耗小二分之一,同时系统传输函数只有3个极点,系统稳定性要更好。     

基于Buck DC-AC逆变器的双环控制

针对Buck DC-AC逆变器，提出一种带电流前馈的双环控制器。此控制器设计简单，由于采用全状态反馈的双环控制策略，改善了逆变器系统动态响应性能，提高了稳态性能。此外，电流前馈环的使用提高抗负载扰动的性能。实验结果表明，双环控制中内环扩大逆变器控制系统的带宽，使逆变动态响应加快，同时也有较高的稳态精度，对负载扰动有较高的抑制能力。