Buck-Boost DC-DC变换器中分叉与混沌问题的研究(Ⅱ)——数值分析与实验

研究了电流控制型Buck Boost变换器中的分叉与混沌问题. 在连续模式下的Buck Boost变换器的离散数学模型基础上, 从不动点及稳定性理论的角度对Buck Boost变换器的第一分叉点进行了严格的数值分析, 得到了三维参数空间曲面图. 此外, 建立了实验硬件电路, 实验结果验证了理论分析.     

软开关Boost变换器的精确数学建模与混沌仿真

该文详细分析了电压反馈型零电流开关Boost变换器的工作过程，建立了变换器工作在不连续运行模式(DCM)下的精确离散映射，对此数学模型进行了稳定性分析，确定了变换器中元件参数与其分岔稳定性的关系，在此基础上准确计算出了系统稳定运行的典型参数范围，利用Natlab6．5软件中的电力系统仿真模块(SimPowerSystems)对电路进行仿真分析，针对ZCS Boost变换器的特点建立仿真模型，并在Matlab／Simulink软件包环境下对该模型进行模拟仿真，得到了满意的结果，与理论分析取得一致。     

非理想Buck变换器的建模及仿真

针对以往开关变换器建模过程中一些理想化假设会引起较大误差的问题,为系统预测的稳定性,以Buck变换器为例,采用状态空间平均法建立在非理想条件下的数学模型,并利用MATLAB软件对模型进行仿真,仿真结果与理想模型和Buck变换器实际电路模型的输出波形进行对比分析,非理想模型的仿真波形和实际电路模型的波形基本一致。结论表明建立的非理想Buck变换器状态空间数学模型具有合理性和可行性,在PWM DC-DC开关变换器的建模分析中考虑寄生参数的实用性更强。     

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.     

基于二重积分滑动面的Buck变换器滑模研究

利用状态空间平均方法建立了Buck变换器的数学模型,该模型考虑了电容和电感的串联等效电阻,仿真结果与电路模型的仿真结果基本一致,其准确性较高;基于该数学模型,分别设计了PID控制和PWM滑模控制,滑模控制基于二重积分滑动面,并利用了电流信息。仿真结果表明,在负载突变情况下,基于二重积分滑动面的PWM滑模电流控制具有更好的动态响应特性和稳态误差调节特性。     

PWM DC-DC开关变换器建模、仿真分析研究

DC-DC开关变换电路是一个时变的、非线性的动态系统，它的分析与设计一直是一个难题。以典型PWM Boost变换器为例进行了三种方法建模，首次将高频网络平均法推广到PWM开关变换器中，并建立了低频模型，对状态空间平均法、推广的高频网络平均法、等效小参量法得到的数学模型以及原电路模型应用MATLAB进行了仿真和渡形对比，定性得出其适用范围，所采用的建模方法可推广应用于其他变换器。     

锂电池化成用双向DC-DC变换器设计

针对锂电池化成过程中采用电阻放电带来的大量能量浪费现象,设计了一个双向DCDC变换器,可以实现化成放电能量的高效回收。该变换器以Buck/Boost双向DC-DC变换器作为主电路拓扑,主要由Buck驱动电路、Boost驱动电路、电压/电流采样电路等部分构成。介绍了系统的基本结构,分析了电路的工作原理,并对方案设计给予了详细说明。实验结果表明,该变换器可以实现电池充电、放电功能,控制精度高,具有良好的稳定性。     

电压型Buck电路控制器的复频域设计及仿真研究

通过分析电压型Buck电路控制器,在复频域下用模拟和数字两种方法对Buck变换器的补偿网络进行了设计.应用PSpice软件建立了系统的模拟电路模型,对系统的频率特性进行了仿真,并用Mathcad仿真软件对复频域下系统连续模型的频率特性进行了验证.然后运用根轨迹理论讨论了一种基于根轨迹和零极点配置的数字控制器设计方法,根据系统性能指标设计了补偿网络,并用Matlab仿真软件对控制系统离散数学模型进行了特性仿真.仿真结果表明用该方法所设计的控制器性能与模拟电路建立的控制器性能完全相同.经过离散化的控制器数学模型可以方便地在DSP等数字信号处理器上实现,为开关变换器的数字化控制提供了简便的实现方法.     

DC-DC功率变换器中非线性现象的仿真研究

DC-DC开关变换器中蕴涵着丰富的非线性现象,混沌与分岔在变换器中存在着一定的产生机理和表现形式.对两种基本拓扑结构DC-DC变换器Boost、Buck的非线性现象进行了仿真研究,建立了两种变换器的离散迭代映射模型和精确开关模型,经过数字仿真,验证了存在于DC-DC变换器中的分岔和混沌现象.对闭环控制Boost变换器,深入分析了采用离散迭代模型和精确开关模型后仿真结果的差异及原因.所采用的数值仿真方法为DC-DC变换器的电路参数优化提供了理论工具.     

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。     

新型Buck-Boost矩阵变换器的双闭环控制策略

为了克服传统矩阵变换器电压传输比低的缺陷, 提出了新型Buck-Boost矩阵变换器, 采用双闭环控制策略进行控制. 介绍了该控制策略的基本原理与设计方法, 对比分析了该控制策略与滑模控制及离散滑模控制的各种特性, 并通过仿真对其控制效果进行了验证. 结果表明: 该控制策略不仅具有比滑模控制和离散滑模控制更加优良的动态性能, 而且还具有更强的谐波抑制能力, 其输出波形的谐波失真度更小, 稳态精度更高, 因而具有更好的应用价值.     

基于Buck-Boost变换器的T-S模糊建模和仿真研究

根据Buck-Booat变换器的工作原理及其非线性特征,在电感电流连续导通模式和断续导通模式下,分别对Buck-Boost 电路构建T-S模糊模型,在断续导通模式下,引入切换函数,统一了两种模式下电路状态方程和T-S模糊模型.仿真结果表明,Buck-Boost变换器经T-S建模后,输出电压平均值和电感电流的平均值的误差均在2%以内,符合实际应用的要求.T-S模糊建模的有效性和可行性得到验证.     

一种新型Buck Boost矩阵变换器

对传统矩阵变换器电压传输比低的缺陷进行研究,提出一种称为Buck Boost矩阵变换器的新型电路拓扑结构．首先介绍了该拓扑结构的基本构成及其工作原理,然后着重阐述了无零矢量的空间矢量调制策略和滑模控制策略的设计方法,最后通过仿真对该新型拓扑结构的有效性和可行性进行了验证．结果表明,该结构能实现输出电压和频率的任意调节,其电压传输比既可大于1也可小于1,且直接输出标准的正弦波而无需滤波环节,从而有效解决了传统矩阵变换器电压传输比低的难题．     

车用双向DC-DC变换器的仿真研究

该文分析了一种零电压（ZVS）双向DC-DC变换器。变换器由两个对称半桥组成，功率传输由相移脉宽调制方式控制。它可以不用辅助电路就可以实现开关的零电压通断，而且所用设备少、转换效率高和控制电路简单。此变换器主要用于混合动力汽车燃料电池的辅助启动，因为它需要一个双向DC-DC变换器来实现自身的冷启动和能量的反向回馈。该文详细地介绍和分析了变换器的工作原理和主电路参数设计，给出零电压开关的条件。最后给出了仿真结果。     

Buck-Boost DC-DC变换器中分叉与混沌问题的研究(Ⅰ)——建模与仿真

研究了电流控制型Buck-Boost变换器中的分叉与混沌问题. 首先, 对连续模式下的Buck-Boost变换器建立了离散数学模型, 在此基础上, 在输入电压E、参考电流Iref、电阻R、电感L和电容C等分叉参数作用下, 通过数值方法对Buck-Boost变换器中的分叉与混沌进行了详细的仿真研究. 仿真研究结果表明: Buck-Boost变换器具有丰富的非线性行为———分叉与混沌, 随着各个分叉参数的变化系统会遵循倍周期分叉的规律走向混沌.     

基于SG的Boost变换器T-S模糊建模与控制

针对Boost变换器的非线性特性,基于分段线性电子电路仿真(PLECS)软件建立了电感电流连续状态下Boost变换器的仿真模型,采用T-S模糊控制方法设计了控制器,提出了一种用SG对Boost变换器控制器实现的新方法,并分析了负载及电源电压变动下的控制性能.仿真结果表明PLECS建模的正确性和T-S模糊控制器优越性,且验证System Generator设计开发的有效性.     

Modelling and simulation of matrix converter under distorted input voltage conditions

Matrix converter is an energy conversion device which directly connects a three-phase voltage source to a three-phase load without dc-link components. Therefore, the output of the matrix converter is directly affected by the disturbance or imbalance in the input voltages. Many researchers have made an effort to overcome this problem in recent years. In this paper, the behaviors of the matrix converter controlled with the optimum-amplitude Venturini method are investigated and a novel compensation technique based on fuzzy logic controller is proposed to eliminate the undesirable influences of the input voltage under the distorted input voltage conditions. The proposed technique is based on closed loop control of the three-phase output current to enhance the output performance of the matrix converter. The mathematical model of the proposed system is developed. The simulation of the development model is performed in Matlab&Simulink. Some results demonstrating validity of the proposed compensation technique are presented.     

交错并联技术在无损电阻中的应用

无损电阻由于开关元件的存在而产生很大的电流脉冲,其等效电阻也是时变的,这严重限制了无损电阻的应用.为了降低由于开关元件的存在而造成的脉冲电流,改善无损电阻的特性,以工作在不连续导通模态下Buck-Boost变换器为具体研究对象,分析了无损电阻的建模原理,并给出了带低通滤波器的Buck-Boost变换器的无损电阻模型,将新近几年在电力电子领域比较活跃的交错并联技术引入到无损电阻,用以改善无损电阻的特性.仿真实验验证了方案的可行性,说明了交错并联技术对无损电阻的集成化和实用化有很大的促进作用.     

Intrinsic Power Management Strategy based improvement of power stability in a single-phase AC–DC converter system

Nowadays the size of the use of electronic devices like laptops, cell phone chargers, electric vehicles and UPS is rapidly increasing. So AC–DC converters need to incorporate the power factor correction along with voltage regulation. There are many AC–DC converter control methods available, but these methods do not perform well. Therefore In this paper, a smooth transformation on switching will be characterized by a high power factor in a single phase AC–DC converter by the use of intrinsic power management strategy. The proposed AC–DC converter's circuit topology is obtained by integrating a boost and buck converter. The Boost Converter's switching frequency does power factor correction to get less current harmonics at the input line. In this single phase AC–DC converter, the buck-boost converter is an important component that increases system power quality based on advanced PWM technique. So in this work, the Intrinsic Power Management Strategy (IPMS) is proposed to enhance the control over the DC–DC converter performance during unstable or transient operation. Rather than making a quick Pulse Width Modulation (PWM) signal, the computerized signal processor just creates a moderate changing DC signal to decide the PWM ramp function. The power factor correction model has been created and simulated by utilizing MATLAB programming. The simulation model demonstrates that the power factor is improved and the converter has regulated DC output voltage. To validate this simulation, a 1000 W prototype converter has been developed to feed a DC motor and the analysis of the results are presented.     

SG3525在Buck-Boost直流变换器中的应用

针对基于Buck-Boost直流变换器的非线性、时变、周期性系统,利用状态空间平均法以及欧拉公式建立了该变换器电感电流工作在CCM模式下的小信号模型,得到了相应的交流小信号传递函数。由于传递函数中存在S平面右半平面的零点,系统成为非最小相位系统。利用SG3525组建了闭环控制系统,利用有源超前滞后补偿网络对系统进行了校正,实验结果验证了模型和控制方法的合理性。