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.     

光伏发电系统中双向DC-DC变换器参数设计

双向DC-DC变换器被广泛应用于光伏发电系统,为了提高变换器的性能,提出一种双向DC-DC变换器参数设计方法。分析了双向DC-DC变换器的工作原理,根据工作在升压模式时电感电流连续及负载电压纹波率的要求,同时兼顾工作在降压模式时电感电流纹波率要求,对变换器电感和电容参数进行了优化设计,最后在PSIM软件环境下对设计方法进行了仿真验证。结果表明,所提出的双向DC-DC变换器参数设计方法可行、有效。     

DC-DC变换器随机脉宽调制选择性谐波消除方法

针对高频DC-DC变换器在矿用电机车等领域产生电磁干扰和电磁振动等问题,采用DC-DC变换器随机脉宽调制(Random Pulse Width Modulation,RPWM)选择性电压谐波消除方法有选择性地消除危害性较大的特定次谐波.分析DC-DC变换器选择性电压谐波消除机理,推导随机PWM选择性消谐通用计算公式,从...     

电压反馈型半桥DC-DC变换器动力学特性

电压反馈型半桥DC-DC(VCHB DC-DC)变换器组成的开关电源系统是强非线性系统,为揭示其系统稳定性与电路参数之间的内在关系,对VCHB DC-DC变换器进行了研究.结合其实际闭环控制逻辑,利用VCHB DC-DC变换器精确状态方程,建立VCHB DC-DC变换器仿真模型,采用频闪映射对其状态变量进行离散迭代映射,推导其统一的离散数学模型.对不同参数下VCHB DC-DC变换器非线性特性进行仿真和数值分析,并进行相应实验验证.研究结果表明,变压器变比、滤波电容、储能电感和误差比例系数的改变对VCHB DC-DC变换器稳定性影响大,而误差积分系数和负载的变化对其影响较弱.研究成果可为VCHB DC-DC变换器实际应用时的电路参数选取提供指导.     

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。     

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.     

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.     

基于LTCC工艺的DC-DC变换器设计与制作

基于LTCC技术的DC-DC变换器具有体积小、重量轻、可靠性高、成本低等特点,该文在LTCC工艺基础上,将DC-DC变换器电路中的电感内埋在LTCC基板中,设计了一款输入电压范围3~6 V,输出电压1.8 V,最大负载电流2 A的DC-DC变换器电路。实践表明,LTCC技术能够将无源器件内埋,可以降低生产成本,提高系统的集成度,是一个最具潜力的混合集成方式。     

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％.     

DC-DC变换器电流电压双闭环控制系统应用分析

分析了升压型DC DC变换器的模型,得出了升压型DC-DC变换器传递函数;给出了应用电流、电压反馈双闭环控制的DC-DC升压型变换控制器设计方法.     

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.     

用于Boost变换器的无负载电流传感器滑模-预测控制策略

Boost变换器作为升压DC-DC变换器被广泛应用于光伏发电、储能及电动车领域。然而由于Boost变换器的右半平面零点的频域特性,传统的PI控制策略会限制变换器的动态性能,在较大负载突变的情况下造成较大的输出电压波动,进而造成过压或欠压故障;预测控制可以有效提高动态性能、避免调整控制参数以及可增加系统约束,但由于系统参数不匹配及对损耗的忽略会造成输出电压的稳态静差。为了减小负载突变带来的电压波动同时兼顾稳态特性,本文提出了无负载电流传感器的滑模-预测控制策略,外环采用滑模面生成电感电流指令值,内环采用无差拍预测控制,并使用了滑模观测器来观测电流。该控制策略不需要负载电流传感器,相比PI控制器,不仅可以同时减小负载突变时的输出电压波动和过渡时间,还可以有效限制稳态静差。实验验证了该套控制策略的性能优越性。     

基于SiC功率器件的大功率DC-DC变换器

以燃料电池、光伏电池等为代表的新能源在实际应用中需要大功率DC-DC变换器对其输出电压进行调节,同时对其输出功率进行控制.本文将高效SiC MOSFET应用于燃料电池汽车两相交错式Boost型DC-DC变换器中,基于计算、仿真和实验手段分析了应用SiC功率器件变换器的性能.研究结果表明:在大功率DC-DC变换器中,新型SiC功率器件的应用能够提高变换器功率密度、增强变换器可靠性,提升动力系统工作效率.该研究结果将为新型电力电子器件的应用以及新能源相关领域的研究提供参考.     

基于0.5 μm CMOS工艺的BOOST变换器设计

针对便携式通信设备对DC-DC变换器的输出电压纹波和效率要求较高的问题,提出了一种同步整流模式的BOOST型DC-DC变换器电路,以提高芯片的转换效率。该设计采用CSMC （Central Semiconductor Manufacturing Corporation）0.5 μm CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）工艺,并利用0.5　μm双层多晶硅三层金属的CMOS工艺实现了电路的版图绘制。仿真结果证明,变换器能稳定输出电压,并具有较小的电压纹波和较高的转换效率等优点。     

基于双向DC-DC变换器的电力电子创新实验平台设计

传统电力电子实验以知识导向进行教学,主要以验证性实验为主,缺少具有工程背景的项目训练,为此设计双向DC-DC变换器,硬件上采用模块化电路和开放式接口,控制上采用数字处理技术,有助于培养学生应用、设计和创新能力。首先构建基于双向DC-DC变换器的电力电子创新实验平台;其次完成双向DC-DC变换器硬件设计,搭建变换器控制系统;然后介绍变换器拓扑和控制策略,详细给出硬件电路和参数设计,之后对控制系统进行软件设计;最后完成软硬件实验平台测试与分析。实验结果表明,所搭建的实验平台可以实现升压放电运行和降压充电控制,能满足创新性实验教学要求。     

消除PWM型变换器中尖峰干扰的一种新型补偿吸收电路

本文提出一种新型补偿吸收电路,消除了PWM型DC-DC变换器整流回路中的电流浪涌和高频寄生振荡,使输出尖峰干扰电压降低4/5以上。文章详细地分析了该电路的工作原理,导出了设计公式。理论分析结果与实验结果相符。     

双DC-DC变换器在爆闪式警示信号灯上的应用

本文探讨利用双DC-DC变换器去解决单级DC-DC变换器在宽电压范围工作时开关效率降低,开关器件不能正常工作,甚至损坏的问题。在现有信号灯的基础上,设计出一种寿命长、适应宽电压范围、功能齐全,便于生产、管理、使用、维修的爆闪式警示信号灯。     

带恒功率负载Buck变换器的模型预测控制

针对含恒功率负载(Constant Power Load,CPL)的Buck DC-DC变换器稳定性和负荷不确定性问题,提出一种含高阶滑模观测器的模型预测(Model Predictive Control,MPC)控制策略.首先,根据MPC理论,构建Buck变换器的目标函数,建立滚动优化跟踪方程并求解最优控制律.其次,构建高阶滑模观测器,提高电压的控制精度并消除抖振及相对阶问题.最后,对其进行小扰动的稳定性分析,建立源、负载侧的等效模型.在CPL与阻性负载投切较为频繁时,与传统双闭环PI调节和MPC控制进行比较,仿真结果表明:在负载变化时,基于高阶滑模观测器的MPC控制具有良好的动态性和鲁棒性且能对母线电压进行精确跟踪与控制.     

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.     

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。