电动汽车用DC/DC变换器模糊自整定PI控制

以提高电动汽车控制性能为目标,对电动汽车控制系统的双向DC/DC变换器和电机驱动器的基本组成电路--降压斩波电路和升压斩波电路进行了研究,搭建了DC/DC变换器实验台,设计了模糊自整定PI控制器,并通过实验验证了该控制器的良好控制效果.     

分数阶Buck变换器的最优pIλDμ控制

利用分数阶微积分理论建立Buck变换器的分数阶数学模型和分数阶状态平均模型,研究分数阶Buck变换器的电感分数阶次α、电容分数阶次β对其频域特性的影响。基于Buck变换器的分数阶模型,提出分数阶PI_λD_μ控制方法,构建基于电压型控制的分数阶Buck变换器反馈控制系统,利用遗传算法对分数阶PI_λD_μ控制器参数进行优化整定以获取系统最优控制性能,仿真实验结果表明系统在输入电压扰动、负载扰动下均获得良好的动态、稳态性能,对反馈控制系统参考电压扰动有良好的跟随性能,该方法可以改善分数阶Buck变换器系统的综合控制性能,提高系统的控制鲁棒性。     

Boost变换器全分数阶化系统分析与控制性能研究

实际存在的系统大多具有分数阶特性,利用分数阶微积分理论对原系统进行建模能够更加准确地描述系统行为,并且用分数阶PID控制器代替整数阶PID控制器可以获得更好的系统性能。首先利用Oustaloup算法对s0.8进行5阶拟合,进而构建出5阶拟合的分数阶电感电容模型,相比10阶模型得到简化。在建立了Boost变换器的分数阶数学模型基础上,采用分数阶PID控制器形成了电压电流双闭环的Boost变换器全分数阶化系统。利用MATLAB软件对分数阶电路模型、分数阶数学模型以及全分数阶化系统进行仿真。研究结果表明,分数阶模型可以更准确地描述Boost变换器特性,分数阶PID控制的全分数阶化系统具有良好的稳态和动态性能。     

低输入直流电压的单级双向并网变换器设计

为了实现储能系统接入电网,设计了一种可接入低直流电压的双向单级并网变换器。所提出的双向并网变换器包含了1个双向直流变换电路和1个全桥电路。双向直流变换电路具有升压和降压调节能力,可在低输入直流电压和整流后的正弦电压之间执行双向功率转换。全桥电路基于前馈标称电压补偿器和重复控制算法将整流后的正弦电能并入电网,前馈标称电压补偿器通过预设工作点减轻了电网电流控制的负担,重复控制算法实现了对电网电流的精确控制。搭建了250 W的双向单级并网变换器样机实验平台并开展了相关实验,实验结果验证了新型的变换器具有较高的电能质量、效率,以及较好的控制性能。     

混合电动汽车辅助储能系统的研究

针对混合电动汽车在城市交通中频繁加速减速的特点,设计了基于超级电容储能的电动汽车辅助储能系统,选择两相交错式半桥拓扑双向DC/DC变换器作为超级电容的充放电电路.重点设计双向DC/DC变换器对超级电容的充放电控制,采用平均电流控制的两个电感电流内环和一个电压外环的控制策略,并对电动汽车辅助储能系统进行了Simulink仿真,从而有效验证了超级电容在电动汽车中应用的优势.     

用于电动汽车的双向DC/DC变换器控制设计

从满足加装超级电容的电动汽车对低压大电流、动态响应快的双向DC/DC变换器的需求出发,提出一种用于电动汽车的双向DC/DC变换器的控制构架。推导出在不同模式下变换器的动态模型,并设计了在相应工作模式下的控制器。最后研制了一套5 kW的实验样机,实验结果表明,所采用的控制方法能实现交错并联双向DC/DC变换器快速的控制,满足电动汽车的应用要求。     

基于电动汽车装置DC/DC变换器的研究

电动汽车应用越来越广泛,针对电动汽车中大功率DC/DC变换器的要求,提出了一种三电平软开关正反激直直变换电路拓扑,不仅拓宽了变换器输入电压范围,而且增大了变换器的变换功率。另外,随着高科技的发展,高频化要求不断增加,从而使电路对开关器件的性能要求也逐渐的提高。为了提高开关器件的响应性能,减小开关器件的损耗,提出的电路拓扑中通过增加一个软开关辅助电路,从而能在较宽的负载范围内实现了开关管的零电压开断,有效地减小开关管的损耗,提高了DC/DC变换器的变换效率,则缩小了电动汽车的成本。     

高效双向DC/DC变换器

通过分析DC/DC变换器的工作方式,总结出一种应用于串联超级电容器组单体电压动态均衡电路的变换器——高效双向推挽DC/DC变换器,并选择了合适的控制芯片和驱动方式。该方案具有电路拓扑简洁、双向功率流动、控制简单、变换效率高、可靠性高等优点。     

宽输入电压的双向DC/DC变换器的研究

为了适应不同光伏发电储能系统直流母线电压,扩宽输入电压范围,设计了一种宽输入电压的双向DC/DC 变换器.该变换器采用级联式拓扑结构,前级由四开关Buck-Boost变换电路构成, 采用脉冲宽度调制的控制策略, 后级由L-LLC谐振变换电路构成,采用脉冲频率调制的控制策略,通过调节前级变换电路的占空比和后级变换电路 的开关频率,达到扩宽输入电压范围的目的.仿真结果表明, 所提出的双向DC/DC变换器的输入电压变化范围为 100~1000V,并具有良好的稳压效果.     

改进单周期控制策略的双向大变比DC-DC开关变换器

大变压比的双向DC-DC变换器广泛地应用于电池的充放电系统、电动汽车、不间断电源、启动/发电系统、光伏发电系统和航空电源系统等场合,其重要性能指标是效率、质量和成本。但是传统非隔离型双向DC-DC变换器在高频下难以取得较大变压比,同时会导致较大的电压电流应力和较大的损耗。为实现非隔离型双向DC-DC变换器的大变比应用,将耦合电感引入非隔离双向DC-DC变换器,实现输入输出电压大变比和效率提升;针对新型双向大变比直流变换器升降压Buck/Boost电路,提出一种改进单周期控制模型,该模型基于所提电路不同工作模式下的有效占空比并结合输出反馈补偿控制,实现有效控制和提高负载的动态响应能力。分析具有耦合电感双向DC-DC开关变换器的工作原理和控制特性,并通过计算机仿真和样机实验验证了所提电路和控制策略具有更高的转换效率、更强的鲁棒性和优良的抗扰动能力。     

基于混合储能的新型双向DC/DC变换器控制研究

基于超级电容与蓄电池混合储能系统越来越多地应用于电动汽车领域,作为其中的能量控制元件——双向DC/DC变换器的研究也越来越受到重视。不同的双向DC/DC变换器影响系统的成本、效率和性能。选择一种新型非隔离型双向DC/DC变换器,其具有电压增益高、开关器件应力低及电流纹波小等特点,能够有效减小开关器件的损耗,提高系统能量传输效率。推导出相应模式下的控制器模型,并采用电压外环、双电流内环的控制策略,控制能量的双向流动。最后进行理论仿真以及实验验证,结果表明理论分析的正确性。     

平均电流控制法在电动汽车用DC/DC变换器中的应用

以电动汽车用非隔离式DC/DC变换器的电路为例,对平均电流控制法和电压控制法进行了比较,提出了有益于电动汽车用DC/DC变换器响应速度的控制方式.通过理论分析和仿真结果表明,平均电流控制法比电压控制法具有更快的响应速度和更好的动态性能.     

基于分数阶滑模控制的直接矩阵变换器控制策略研究

直接矩阵变换器是一个无中间直流环节的AC-AC变换器,但是它和传统的间接矩阵变换器一样,在电网电压不平衡时其输出性能会下降。针对这一问题,提出了一种分数阶滑模控制以改善矩阵变换器的输出性能。首先,分析了矩阵变换器的拓扑结构和数学模型,得到了不平衡电网下的输出功率,并且根据输出功率表达式设计对应的输出补偿。其次,结合控制目标和直接矩阵变换器的数学模型设计出应用于不平衡电网的分数阶滑模控制器。所设计的控制器旨在实现恒定的有功功率,同时以单位功率因数输入。接着,结合输出补偿使输出的有功功率无脉动,同时无功功率能够跟踪参考信号。最后,在Matlab/Simulink和RT-LAB实验平台建立对应模型,验证该算法的有效性。实验结果表明,分数阶滑模控制在控制性能上要明显优于传统PI控制。     

移相控制ZVS高频环节AC/AC变换器原理研究

高频隔离式直接AC/AC变换器具有双向功率流、网侧谐波电流小、单级功率变换、电路结构简单等优点。这里将移相控制双向DC/DC变换器的概念推广到AC/AC变换领域,提出移相控制零电压开关(ZVS)AC/AC变换器电路结构及拓扑族,分析了其工作原理,该类变换器具有容易实现开关管ZVS、动态响应快等优点,同时由于该变换器无输出滤波电感,因此不存在换流时引起的有源电压尖峰。仿真结果表明移相控制ZVS AC/AC变换器能有效抵制输入电网电压的畸交及扰动,得到稳定的输出电压以满足负载要求。     

基于分数阶滑模的混合微电网接口变换器电压稳定控制

针对并网型交直流混合微电网直流侧母线电压波动问题,提出一种基于分数阶滑模控制的交直流混合微电网互联接口变换器电压稳定控制策略。首先,基于交直流混合微电网互联接口变换器的数学模型,设计控制参数并推导出可控标准型状态空间表达式。然后,针对控制目标选取状态变量并设计电压变结构和电流分数阶滑模控制器。最后,通过MATLAB/Simulink仿真和RT-LAB半实物平台验证了该控制策略与传统PI控制、传统单环滑模控制相比具有更好的追踪性能及鲁棒性。     

一种高增益双向Cuk电路及其模糊控制

双向DC-DC变换器是储能系统必不可少的组成部分,并且广泛的应用于不间断电源、电动汽车以及航空航天电源等领域,而高效、高电压增益是该类变换器的发展趋势。该文提出一种电容抽头式反向耦合电感高增益双向改进Cuk电路。所提出电路具有结构简单和输入输出低纹波特性,在升压和降压变换方向下均具有高电压增益。此外,为了提高所提出变换器的动态性能与抗干扰能力,基于TSK(Takagi-Sugeno-Kang)模糊控制技术,该文提出一种动态改变输出比例因子的改进模糊控制策略。所提出控制方法具有鲁棒性强、模糊规则数少、计算量少、控制简便等特点。该文对所提出的电路进行具体分析,并详细分析电路电压增益关系和半导体器件电压电流应力特性。同时,对所提出的控制策略进行详细分析。最后,对提出电路和控制策略进行计算机仿真,并设计一台低压侧额定电压为48V、高压侧额定电压为400V、额定功率为400W的实验样机。计算机仿真和实验结果表明电路获得了较高电压增益,验证所提出电路的有效性。与传统PI控制相比,提出的改进模糊控制方法能更有效抑制扰动,提高了变换器的动态性能,实现了鲁棒控制。     

三半桥双向DC-DC变换器的控制系统设计

为了设计三半桥双向DC/DC变换器控制器,进一步提高变换器的性能,本文探讨了三半桥拓双向DC/DC变换器控制器的设计参数。通过波特图分析,设计了三半桥双向DC/DC变换器的电流内环、解耦网络以及电压外环,并利用Matlab/simulink进行了仿真验证。结果表明所设计的电流内环、解耦网络和电压外环控制系统具有良好的抗干扰性能。     

R-L分数阶CISM SIDO Buck变换器的建模与交叉影响分析

为建立更契合真实特性的变换器模型,采用R-L分数阶微积分理论和状态空间平均法,建立了完全电感供能模式（complete inductor supply mode,CISM）下单电感双输出（single-inductor dual-output,SIDO）Buck变换器的R-L分数阶模型,推导其直流稳态、电感电流纹波以及电压纹波的解析式,总结出与分数阶阶次的关系;根据独立电压控制（independent voltage-feedback controlled,IVF）下SIDO Buck变换器分数阶建模的小信号模型,通过波特图对比分析了整数阶与分数阶建模的交叉影响。在PSIM中搭建了分数阶CISM SIDO Buck变换器电路,仿真实验结果验证了分数阶建模及其交叉影响理论分析的正确性。     

电动汽车双向功率变换器研究

采用双向功率变换器可以实现电动汽车的驱动行驶及再生制动的能量回收。详细叙述了大功率IGBT驱动板2SD315A的使用方法。通过计算和实验调整确定了功率开关管、缓冲吸收回路和驱动电路的相关元件参数。研究结果表明,双向功率变换器既可实现驱动时的降压变换,也可实现再生制动时的升压变换;变换器可长时间工作在不同工况下,其可靠性和稳定性得到了验证。     

电动汽车用全数字双向DC/DC变换器的实现

以电动汽车的研究为背景,采用双向半桥变换器为拓扑结构,详尽阐述了双向半桥变换器的工作原理,给出了参数设计和效率分析方法,并设计了一套基于DSP的全数字双向DC/DC变换器控制系统。采用TMS320LF2407为控制核心,研制了一台功率为3kW的双向DC/DC变换装置。实验结果证明,系统性能良好,可有效运用于电动汽车领域。