连续限制性脉冲序列控制开关变换器研究

针对脉冲序列控制开关变换器运行在电感电流连续导电模式下存在较大的低频振荡现象,进而影响开关变换器工作性能的问题,提出了一种连续限制性脉冲序列控制方法。以连续限制性脉冲序列控制Buck变换器为例,详细介绍了该控制方法的工作原理,阐述了其抑制开关变换器低频振荡的机理,建立了连续限制性脉冲序列控制Buck变换器在电感电流连续导电模式下的开关映射模型。通过Matlab仿真和样机实验,对比了脉冲序列控制和连续限制性脉冲序列控制下Buck变换器的输出电压和电感电流情况。研究结果表明,与脉冲序列控制方法相比,连续限制性脉冲序列控制方法通过对连续脉冲个数进行限制,有效抑制了开关变换器在电感电流连续导电模式下的低频振荡现象。     

恒流源负载V~2控制Buck变换器的稳定性分析

恒流源负载开关变换器在发光二极管照明领域具有广阔的应用前景,其研究具有理论意义和应用价值。为了研究电路参数对恒流源负载V~2控制Buck变换器稳定性的影响,建立了该变换器的二阶离散迭代映射模型,得到了输出电容等效串联电阻、恒流源负载变化时的分岔图。分析结果表明,当输出电容等效串联电阻、恒流源负载变化时,恒流源负载V~2控制Buck变换器具有复杂的动力学行为。利用特征值和最大李雅普诺夫指数对系统进行稳定性分析,验证了分岔分析的正确性。通过数值仿真得到了输出电容及其等效串联电阻之间的工作状态边界,揭示了输出电容时间常数稳定临界值与开关周期间的非线性关系。最后,基于PSIM电路仿真和电路试验,得到了输出电容等效串联电阻时的时域波形,验证了二阶离散迭代映射模型的有效性和理论分析的正确性。     

电流型双脉冲跨周期调制Buck变换器研究

提出一种断续导电模式(Discontinuous Conduction Mode,DCM)Buck变换器的电流型双脉冲跨周期调制(Dual Pulse Skipping Modulation,DPSM)技术。与电压型DPSM技术比较,电流型DPSM技术采用双环控制技术,检测电感电流以产生具有不同占空比的控制脉冲,克服电压型DPSM开关DC-DC变换器无法检测电感电流的问题,有效防止启动过程中电感电流过冲现象发生。以DCM Buck变换器为例说明电流型DPSM技术的原理和输出电压纹波与脉冲组合之间的关系。运用动力学分析方法建立电流型DPSM DCM Buck变换器的离散时间模型,得出高功率脉冲、低功率脉冲以及跨周期脉冲的组合规律。最后,给出仿真和实验结果,表明有着良好瞬态性能的电流型DPSM Buck变换器低输出电压纹波与较宽的负载可调范围等优点。     

DCM模式下双向DC/DC变换器的性能分析

针对目前交错并联磁集成双向DC/DC变换器工作在DCM模态下的分析不全面这一研究现状,以三相电感进行耦合的三相交错并联磁集成Buck/Boost双向DC/DC变换器为实例,在轻载时关断MOS管,利用MOS管的体二极管具有单向导电的特性,避免电感电流出现负值,从而降低变换器的能量损耗,提高变换器的效率.首先,深入分析了运行在Buck状态下的双向DC/DC变换器的DCM模态的稳态性能;其次,分析了变换器的工作状态转换条件,求出各模态转换的临界负载电流,并且通过引入的变比与其他参数之间的关系来具体分析变换器在各种工作情况(CCM/DCM)下的每一相相电流的变化规律;最后,通过仿真和试验的实际数据来验证理论分析的正确性.     

连续导电模式下的单电感多输出DC—DC变换器

本文系统地分析了采用分时复用原理的单电感多输出DC—DC变换器的结构。由于电感共享,各输出支路之间存在着严重的交叉影响,当所有输出支路严格地工作在不连续导电模式（DCM）或伪连续导电模式（PCCM）下时,可有效地抑制这种交叉影响。文中采用一种新的控制方式,利用各支路输出电压的共模电压、差模电压来分别控制输入半桥和输出半桥的占空比,在连续导电模式（CCM）下实现了几乎没有交叉影响的多路输出。     

峰值电流控制Boost变换器的研究

分析了峰值电流模式控制的Boost变换器工作原理,并讨论了连续导电模式(CCM)变换器的稳定性问题。研究了斜坡补偿法对占空比D0.5并工作于CCM时变换器存在的次谐波振荡的影响。并给出了以UC3842控制的Boost变换器设计实例,仿真和实验研究结果验证了理论分析的正确性。     

新型零电压全桥DC-DC变换器的仿真建模

零电压全桥(ZVS-FB)PWM DC-DC变换器基本模型电路在连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)之间不能有很平滑的过渡,而且既不能用在瞬时分析中,也不能用在稳态的分析中.为了克服基本模型以上的这些局限性,文中通过对ZVS-FB-PWM变换器的状态变量变化快慢进行分类,分析独立平均状态变量,在基本平均模型的基础上提出了一种新的DCM和CCM工作模式的平均等效模型.通过仿真可以得出,新平均模型很接近开关模型中相对应参数的动态平均值,且在CCM和DCM工作模式转换的过渡的瞬间有一个精密的轨迹特性.新模型可以在工作点处线性化得到小信号模型,而小信号模型又很接近原始系统的规律,可以为控制的设计提供可靠的起始点.仿真结果验证了该建模方法的正确性.     

利用谐波平衡法对Buck变换器中倍周期分岔的仿真研究

利用谐波平衡法对Buck变换器中的倍周期分岔进行了仿真研究，首先给出了连续控制模式下电压控制型Buck变换器的动力学模型，然后采用谐波平衡法进行分析，获得了产生倍周期分岔的充要条件，同时也得到了分岔的准确位置。基于这个分岔条件，可以设计一个前馈控制来避免倍周期分岔的发生。此控制法有利于输入电压工作范围的大幅度扩大，以及较好的输出电压校准。     

交错并联双向DC/DC变换器小信号模型分析

非隔离型双向DC/DC变换器广泛的应用于混合直流供电系统中,在低电压大电流的场合采用交错并联拓扑结构的双向DC/DC变换器具有显著的优势。基于超级电容与蓄电池的混合储能系统,采用状态空间平均法,以三通道交错并联Buck/Boost变换器在Buck模态的工作状态作为模型进行分析,推导出相电感电流连续模式(CCM模态)下的交流小信号状态方程及其等效模型,并得到了电路模型的开环传递函数。通过Matlab仿真得到整个系统开环幅频和相频特性曲线,并以此为依据优化设计控制器的补偿网络,提高了系统的稳定性和瞬态响应速度,最后进行实验验证,结果表明双闭环的控制策略实现了恒压限流且动态特性较好。     

Buck变换器频率引起的混沌及其控制

大多数关于变换器分岔和混沌的研究都是以直流电源电压作为变量进行分析和控制的。为了研究变换器开关频率对系统动力学行为和混沌控制效果的影响,以PWM模拟电压控制Buck变换器为研究对象,首先通过计算机仿真电路得到分岔图,分析了开关频率对系统的影响;然后利用硬件实验电路对单周期稳定、倍周期分岔和混沌3种不同状态进行相图分析,对分岔图进行验证;最后,采用参数扰动法实施混沌控制,研究了正弦谐波扰动信号幅值对控制效果的影响。通过选取特定的幅值比,经过计算机仿真电路得到新的分岔图,与混沌控制前的分岔图形成了鲜明的对比;通过选取特定的开关频率,经过混沌控制前后的电容电压和电感电流时域图,验证了混沌控制有利于提高变换器的稳态和暂态性能。有利于加深对变换器非线性动力学行为及其控制的认识和研究。     

基于离散指数趋近律的开关电源模糊滑模控制

对于Buck/Boost变换器,传统的控制器如PID控制器、Ⅲ型误差放大器等存在超调量过大、响应时间过长、鲁棒性不强等问题,为克服这些缺点,提出基于离散指数趋近律的开关电源模糊滑模控制方案.首先,针对工作在电感电流连续模式(CCM)的Buck/Boost变换器采用状态空间平均法建立平均线性模型;然后设计离散指数趋近律的滑模控制器,并分析了切换参数对系统的影响;最后,为改善控制效果,设计了模糊控制器.仿真结果表明,相对于传统的控制器,指数趋近律的模糊滑模控制器有效地降低了超调量,提高了系统的响应时间,并且对外部干扰的鲁棒性较好.利用所设计的控制算法实现了对50 W高频开关电源样机的良好控制,进一步证明了所提方法的有效性.     

一种准Z-源DC-DC变换器的建模与控制

分析了准Z-源DC-DC变换器在稳态时的工作原理,根据状态空间平均法建立了准Z-源DC-DC网络在电流连续工作模式下(CCM)的交流小信号模型,并对模型进行分析,获得控制至输出的传递函数,实现了输出电压闭环控制。最后建立了实验样机,进行了实验验证。     

基于注吸电流法的Buck-Boost变换器建模与仿真

该文详细介绍了注吸电流法的建模思想和步骤，并应用注吸电流法建立了工作在电感电流断续（DCM）模式下的Buck—Boost变换器数学模型。对Buck—Boost变换器及其PI调节器构成的闭环控制系统进行了分析研究。应用Simulink＼Sim-owerSystem模块，建立了该系统的Matlab仿真模型，并进行了相应的仿真分析。仿真结果表明，所得Buck—Boost变换器数学模型的精确性和可用性可以满足要求，能够真实反映该系统的动、静态性能。满意的仿真结果与理论分析取得了一致，验证了该模型的正确性。     

磁流变阻尼器用降压式变换器建模与仿真研究

研究磁变阻尼器性能优化问题,分析了负载为磁流变阻尼器的 Buck 变换器的动态工作过程,为系统实现减振效果,给出了不另加滤波电感的原冈.基于三端 PWM 开关模型法,建立了电流驱动器的小信号平均模型,列出了占空比对输出电压、电感电流的传递函数.根据峰值电流模式下 Buck 变换器的工作原理,分别分析了电流内环和电压外环.同时设计了斜坡补偿电路和电压补偿网络.根据变换器工作原理,在 Saber 中建立了峰值电流模式下 Buck 变换器模型,并进行了仿真研究,仿真结果表明了建模设计方法的正确性性和可行性,这将为磁流变阻尼器电流驱动器设计提供了新思路和方法,也将缩减了电流驱动器电路设计的开发周期.     

矿用本安电源开关变换器滤波电容消解方案

针对矿用本安电源因开关变换器滤波电容较大而导致输出电压纹波较大、本安性能较差等问题,提出采用有源电容技术消解本安电源开关变换器滤波电容的方案,对有源电容的工作原理、控制策略和数学模型进行了分析.有源电容技术通过控制内部全桥变换器,将直流母线瞬时功率差转移给非直流母线电容进行能量平衡,从而实现直流母线滤波电容容量消解.以基于Buck变换器的电源为例,介绍了有源电容技术在矿用本安电源中的应用,并通过仿真和试验验证了采用有源电容技术可以较小的电容达到输出本安要求.     

反激变换器不同工作模式时的稳态分析与设计

本文分析了反激变换器在电感电流连续模式（CCM）,临界连续模式、断续模式（DCM）时的稳态原理,得出了CCM和DCM模式下反激变换器分别具有类似于电压源和电流源外特性的结论。文中比较了CCM和DCM模式反激变换器的工作情况,指出了根据负载选择工作模式的方法。详细介绍了反激变换器中储能式变压器的设计方法,进行了反激变换器原理样机的设计与试验,并得出了试验结果与理论分析一致的结论。     

三电平Buck变换器的新型解耦控制方案

为解决三电平Buck变换器中飞跨电容电压的平衡控制问题及飞跨电容电压与输出电压的解耦难题，提出一种新型解耦控制方案。建立三电平Buck变换器的仿射非线性数学模型，研究基于微分几何理论的模型线性化解耦条件，推导解耦子系统的反馈控制律，设计状态反馈控制器，并对满足稳定要求的控制参数进行探讨。与现有解耦控制方法相比较，仿真结果表明所提控制方案具有更强的抗干扰性能、更快的响应速度和更好的动态调节特性。实验结果进一步验证了所提新型解耦控制方案的正确性和优越性。     

用MAX607制作直流升压器

MAX607是美国MAXIM公司生产的一款超小超薄CMOS贴片或DC-DC升压变换器。据笔者听知,这是世界上最小的直流转换器。长5mm,宽仅3mm。用MAX607制作的直流变换器,外围元件简洁。MAX607工作时,开关振荡频率为500kHz,采用较小的电感和电容,即可获得精度为±4％的升压输出。它还具有软启动和关断功能(等     

单开关低电压应力的高增益Boost变换器

为了将分布式发电系统中光伏板、燃料电池等的低压直流电转换成高压直流电,提出一种带有泵升电容的基于开关电容与开关电感网络的高增益DC/DC变换器。该变换器进一步提高了电压增益,减小了功率器件的电压应力。采用磁集成技术,将两个电感绕在同一磁芯上形成耦合电感,提高了变换器的功率密度。最后,分析了该拓扑的基本工作原理,并制作了一台输入电压为30 V,输出电压为380 V,额定功率为200 W的样机,实验结果证实了理论分析的正确性。     

电压模式Buck变换器混沌建模与控制研究

DC-DC变换器混沌现象与控制是复杂的非线性问题,而大部分该问题的仿真模型也是抽象的数学模块仿真模型.为了方便直观地研究,利用Matlab中simulink电路仿真模块建立了电压模式Buck变换器电路仿真模型.推导获得了变换器非线性系统的精确离散模型,并在经典OGY方法的机理上,给出了应用上述方法控制变换器混沌状态的控制序列.结合所建电路仿真模型仿真分析Buck变换器由周期分岔直至混沌与OGY控制混沌回到稳定的一周期轨道的过程.仿真结果表明,所建仿真模型准确而直观地验证了离散模型的正确性及OGY方法的有效性.