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。     

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。     

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.     

燃料电池DC-DC变换器的设计与数字化控制

针对燃料电池的实际要求设计并制作了推挽Buck型直流-直流(DC-DC)变换器的硬件电路,包括变换器主电路、控制电路、检测电路及保护电路等;采用状态空间平均法建立推挽Buck型DC-DC变换器的小信号模型,并且进行补偿反馈控制;基于通用反转控制器(GPIC)的现场可编程门阵列(FPGA)模块实现了推挽Buck型DC-DC变换器的数字化控制.结果表明,在FPGA模块的数字化控制下,自主研发设计的DC-DC变换器的输出电压能够很好地跟踪设定电压,具有优异的阶跃响应特性和较强的抗负载及输入扰动能力,能够保证燃料电池DC-DC变换器实现高效、可靠的电能转换.     

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。     

Buck变换器的参数扫描设计方法

结合高等院校电子类专业课程改革立项,以Buck变换器的滤波电感参数设计为例,借助Multisim 2001电路设计与仿真软件,用参数扫描方法设计Buck变换器,为电路参数的最佳选择提供依据。     

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。     

非理想Buck变换器的建模与仿真

以Buck变换器连续工作模式（CCM）为例,考虑到实际的功率MOSFET管、二极管、电感和电容的寄生参数,如MOSFET的导通电阻、二极管的正向压降和正向电阻、电感的等效串联电阻和电容的等效串联电阻的影响,对非理想Buck变换器进行建模和仿真分析,为DC-DC开关变换器设计和系统控制电路的设计提供依据。     

恒定导通时间控制Buck变换器电感和负载电阻的稳定性机理

恒定导通时间(constant on-time,COT)控制Buck变换器的稳定性不仅受输出电容等效串联电阻(equivalent series resistance,ESR)的影响,还受电感和负载电阻的影响。为了研究电感和负载电阻的稳定性机理,建立了COT控制Buck变换器的分段线性模型。利用分岔图、特征根轨迹研究了输出电容ESR较小时COT控制Buck变换器随电感和负载电阻变化时的动力学特性。结果表明,随着电感减小或负载电阻增大,Buck变换器由阵发混沌状态经边界碰撞分岔进入到稳定的电感电流断续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)周期1状态。进一步,推导了确保变换器稳定工作的电感和负载电阻的临界表达式。最后,数值仿真和理论分析得到了实验结果的验证。研究结果可以有效地指导COT控制Buck变换器的电路参数设计。     

Buck-boost变换器的PWM滑模变结构控制方法

在Buck boost电路拓扑结构和工作原理分析的基础上,引入虚拟开关量构建Buck boost电路连续导电模式和断续导电模式的合并状态方程,在合并状态方程基础上采用等效控制法推导Buck boost变换器的PWM滑模变结构控制方程,将指数趋近率应用于控制方程,并将等效控制变量作为PWM控制的占空比,得到基于指数趋近率的PWM滑模变结构控制方法。仿真实验和实测验证结果表明:Buck boost变换器的PWM滑模变结构控制方法能使Buck boost变换器快速达到稳定状态,具有较好的动态特性和鲁棒性。     

基于MATLAB的数控进给伺服系统设计与仿真

利用MATLAB控制系统工具箱中的SISO设计器设计了数控进给伺服系统.在建立了直流电机和进给系统的数学模型后,根据数控伺服系统的性能要求,使用SISO设计器设计了进给伺服系统的校正补偿器,得到了反映系统性能的特性曲线和Simulink仿真模型,并根据仿真模型验证了系统设计的正确性.该项研究对伺服系统的性能分析及用根轨迹法设计控制系统具有一定的参考价值.     

偏心支撑框架子结构实时混合仿真试验研究

实时混合仿真是一种新兴的结构抗震试验方法.建立了一套混合仿真试验系统,其中包括基于OpenSees有限元软件的数值模拟计算机,具有时滞补偿功能的目标计算机以及终端连接的电液伺服控制系统.在MATLAB中建立Simulink数值仿真模型,并提出了一种基于位移预测的自适应前馈时滞补偿器.最后,以一个单层三跨高强钢组合偏心支撑钢框架结构为原型,取边跨带有偏心支撑的单层钢框架作为试验子结构,进行了一个缩尺比例为1/2结构模型的实时混合仿真试验.试验结果表明随着模型整体响应加速度峰值的增大,控制系统的最大时滞补偿误差、最大幅值误差均有增大趋势,但均在容差允许范围之内,同时说明了该混合仿真试验系统具备良好的稳定性和精度,能够有效地对偏心支撑框架子结构结构模型进行抗震性能试验.     

基于模块化多电平换流器拓扑的静止同步补偿器非线性控制策略

基于模块化多电平换流器的静止同步补偿器(MMC-STATCOM)能够对输电系统进行灵活控制和动态补偿,对于充分挖掘现有电网潜力具有举足轻重的意义。但是,MMC-STATCOM作为一种强耦合、多变量的非线性系统,需要选择合适的非线性控制策略来实现其丰富的控制功能。建立MMC-STATCOM数学模型并结合非线性控制理论中的优点,提出了无源滑模控制策略。当系统参数变化或存在外部扰动时,该控制策略赋予MMC-STATCOM系统较强的鲁棒性和良好的控制性能。在MATLAB/Simulink中构建了21电平MMC-STATCOM仿真系统,仿真结果验证了所提控制策略的可行性。     

包含静止同步补偿器的电力系统鲁棒镇定

研究包含静止同步补偿器(STATCOM)的单机-无穷大电力系统鲁棒镇定控制.首先,从系统级角度讨论了系统的动态数学模型.为消去系统非线性,引入了直接反馈线性化技术.考虑到系统的参数不确定性,所得到的系统模型为一个包含不确定项的线性系统.基于系统的代数黎卡提方程的解,对上述线性系统,引入反馈控制.结合前述的直接反馈线性化技术给出的补偿控制规律,得到原系统的鲁棒镇定控制器.在仿真实例中,考虑了在反馈线性化补偿控制规律中有无静止同步补偿器的附加控制作用2种不同的情形.输电线路发生三相对称短路故障,在此暂态过程中,考察所给控制器的控制效果.图2,参10.     

基于静止无功补偿器动态相量模型的混合仿真算法

为了提高含非线性元件电力系统的仿真速度,采用动态相量技术,提出了机电暂态与动态相量（TSP—DP）混合仿真算法,推导了考虑谐波特性的静止无功补偿器（SVC）的动态相量模型,并基于网络分解思想,将外部系统使用传统准稳态模型进行机电暂态仿真;SVC采用动态相量模型进行电磁暂态仿真,并嵌入传统机电暂态仿真程序,2种仿真通过接口母线进行数据交换和仿真协调,以实现全网的TSP—DP混合仿真、在含SVC的1EEE9母线和新英格兰39母线系统上进行了仿真验证,结果说明TSP—DP混合仿真算法具有与DCGEMTP全网电磁暂态仿真相同的精度,比传统混合仿真效率提高了1倍。     

用可视工具sisotool设计电液伺服系统的补偿器

MATLAB6．0的控制系统工具箱提供了设计SISO系统补偿器的可视工具sisotool。本文提出了利用该工具设计电液伺服系统补偿器的方法，使补偿器的设计变得更加简便、直观，大大减少了设计的复杂性和重复性，提高了电液伺服系统的设计效率。     

基于MATLAB的正弦稳态电路仿真

MATLAB软件编程简单、计算效率高、绘图功能强大,在《电工基础》课程教学中引入MATLAB仿真可以弥补传统教学的不足。本文研究了MATLAB函数编程和虚拟实验两种仿真方法,并通过正弦稳态电路的实例探讨了MATLAB仿真和虚拟实验两种仿真方法的应用。     

基于互联网的过程控制系统的时延补偿

为了克服不确定性变化的时延影响,基于互联网的过程控制系统的动态性能,在传统的控制系统结构中设计了带时延预测器的网络时延补偿环节．该时延预测器采用AR模型对互联网的传输时延进行在线预测,仿真结果表明在时延变化不太剧烈、稳定性比较好的情况下,有85．3％的时延预测值预测误差在5％以内,利用AR模型取得了很好的预测效果．通过基于互联网的水箱控制系统实验表明：采用该网络时延补偿环节既能保证控制系统的稳定性,又能缩短控制系统稳定的调节时间和减少超调量,改善控制系统的动态性能．     

基于PMSM扩展PI参考模型的VSI非线性补偿

针对永磁同步电动机(PMSM)中电压源逆变器(VSI)非线性增益会引起输出电压畸变所导致的电流畸变问题,提出了一种新颖的SVPWM-VSI输出电压非线性补偿策略.该方法利用d,q轴PMSM扩展PI参考模型观测器将未知扰动电压分离,再设计非线性补偿器对VSI进行补偿.通过适当的配置PI参数可基本消除因补偿器动态滞后所造成的短暂零电流钳位现象.仿真结果表明,所提方法能够有效补偿VSI非线性输出增益,具有很好的参数鲁棒性,显著降低了电机电流畸变率.     

异步电动机直接转矩控制系统的研究

目的 为提高直接转矩控制系统的动态性能,对系统进行建模与仿真.方法 采用改进的转矩估算模型,通过MATLAB/SIMULINK仿真软件包,建立控制系统和异步电动机的仿真模型.结果 建立新的转矩估算模型并应用到控制系统中.结论 研究表明采用改进的转矩估算模型可以提高异步电动机直接转矩控制系统的动态性能.