基于移相控制统一模型的双有源桥DC-DC变换器基波环流优化控制策略

为充分利用双有源桥DC-DC变换器的容量,减小无功功率,提升工作效率,提出一种基于变换器移相控制统一模型的基波环流优化控制策略。通过引入基波移相比对变换器的所有移相控制方式进行统一描述,并采用傅里叶分解法建立全桥交流电压及电感电流的统一模型。该统一模型降低了多控制变量下变换器多模态分析的复杂性,适用于不同移相控制的所有工作模式,具有普适性。基于频域分析法和功率因数角,构建变换器传输功率及无功功率的统一数学模型。在此基础上,提出考虑无功基波分量的环流优化控制策略,并对传导损耗进行建模与分析。该策略简单有效,能够很好地减小变换器无功功率和改善系统效率,更有利于工程实际的应用。搭建了实验平台,对比了所提基波环流优化控制策略与传统移相控制方式下变换器的功率因数及变换效率,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和所提控制策略的可行性。     

DC-DC开关变换器的动力学模型及其分析方法研究

DC-DC变换器是开关电源的核心部分,有着极其丰富的动力学行为。要揭示和研究变换器的各种线性、非线性动力学行为,关键问题是采用适当的方法对其建立相应的动力学模型。本文针对两种常见的开关变换器系统（电压模式控制和电流模式控制变换器）,分别讨论了其中的建模方法,包括精确仿真模型和离散映射构造方法,同时提供了相关分析和实验结果.研究方法和过程同样适合其它电压模式控制或电流模式控制的变换器系统。     

数字控制DC-DC变换器的延时离散模型及影响分析

为分析数字控制 DC-DC 变换器延时对系统性能的量化影响,详细概括和总结不同延时情况,并对其进行重新归纳和对比分析.在 DC-DC 变换器状态空间模型的基础上,建立包含延时在内的数字控制 DC-DC 变换器的小信号离散模型,并对各种延时情况的离散模型进行分析.以Buck 变换器为例,采用常用的PI补偿器,在系统相位裕度相同时,分析补偿器有解且系统性能最优的情况,得到不同延时情况下系统带宽下降为没有延迟时的30%～80%的结论.实验结果证明所得结论的正确性.建立的数字控制DC-DC变换器延时离散模型和延时影响的量化分析结论,为数字控制延时问题研究以及延时补偿问题分析提供理论依据.     

邻周期采样的数字控制DC-DC开关变换器

针对高频DC-DC开关变换器,提出了数字控制DC-DC开关变换器的邻周期采样(adjacent cycle sampling,ACS)控制方法,缓解硬件处理速度与系统瞬态性能之间的矛盾。依据纹波控制方法,ACS控制算法利用硬件空闲阶段采样数据,增大环路预留时间,消除占空比的影响。采用ACS控制算法,推导出适用于后缘调制降压型DC-DC开关变换器的数字V2控制律和电流控制律,并且研究了次谐振荡现象及其数字斜坡补偿消除方法。仿真结果表明,在相同的硬件条件,对于负载的瞬间扰动,数字V2控制较数字电流控制具有更快的瞬态响应速度;与现有技术相比,ACS控制方法可有效提高系统的瞬态响应性能。     

全桥三电平DC-DC变换器优化控制策略

针对全桥三电平(FBTL)DC-DC变换器两个占空比协调优化控制、传输功率太小以及钳位电容电压平衡等问题,该文提出一种基于查表法的FBTL DC-DC变换器优化控制策略.首先,详细分析FBTL DC-DC变换器输入、输出特性,并设计一种钳位电容电压自平衡调制策略.其次,在所设计的钳位电容电压自平衡调制策略基础上,提出一...     

DC-DC变换器的通用大信号自适应控制策略构建

针对DC-DC变换器工作点大信号范围变化的情况,提出了一种DC-DC开关变换器的通用大信号自适应控制策略。将开关变换器全局工作区域分割成若干子区域并分别进行小信号建模与线性补偿设计,依据权函数将各个子区域的线性补偿器通过凸组合构建出全局控制器结构,权函数依据外部扰动自助确定各局部线性补偿器的作用权重系数,从而具备"区域自适应功能"。根据所提大信号控制结构,DC-DC变换器的非线性控制问题可以间接通过线性补偿解决,从而保留经典频域法具备物理意义明确和易于设计的优点。最后,分别以基本Buck变换器和级联DC-DC变换器为研究对象,说明了大信号控制策略的设计过程并通过仿真和实验验证了控制策略的有效性。     

PWM型DC-DC开关变换器研究综述

简要介绍了PWM型DC-DC开关变换器的基本类型及其原理,回顾了对其建模和控制的有关应用和发展情况,展望了开关变换器的未来发展。同时指出:如何建立精确的数学模型并在此基础上寻求好的控制策略是研究DC-DC变换的一个关键。     

高升压增益软开关DC-DC变换器

在软开关Boost变换器基础上,通过引入Flyback单元,提出了一种高升压增益软开关DC-DC变换器,进一步提高了变换器的电压增益,避免了高占空比,减小了开关管电压应力。因此,可选取低电压等级低导通电阻MOSFET以降低变换器的成本,提高变换器的效率。在开关管关断期间,漏感能量向负载传递,有效利用了漏感能量,且无需额外的吸收电路。此外,变换器实现了开关管的零电压(ZVS)导通和二极管的零电流(ZCS)关断,进而消除了开关管的开通损耗和二极管的反向恢复损耗。研究了高升压增益软开关DC-DC变换器电路的工作特性和占空比丢失的主要原因,分析了该变换器的元器件应力及电路损耗。设计了一台160W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

电流跟踪数字控制的Buck DC-DC变换器

为了改善Buck DC-DC变换器的性能,提出了一种基于微处理器的电流跟踪数字控制方法,根据输出电流和输出电压的采样信息,计算出所需要的输出电流,并将电感电流控制在该输出电流的一个滞环宽度之内。详细分析了负载突变和启动过程中输出电压的动态响应,给出了参数选择和设计考虑。以一个电流跟踪控制的Buck DC-DC变换器为例说明了所提出的方法并进行了实验研究,实验结果表明了电流跟踪控制的可行性和理论分析的正确性。     

一种新型软开关DC-DC变换器

提出一种新型软开关DC-DC变换器，本文分析了其工作原理并进行了原理性实验．所提出的拓扑电路实现了主功率开关和辅助功率开关的软开关．整机电路效率较高，且有良好应用前景。     

隔离DC-DC变换器数字PWM控制技术的研究

由于数字控制的独特优势,DC-DC变换器的数字控制技术的应用越来越广泛。与非隔离的相比,隔离DC-DC变换器还需要解决数字控制系统原边和副边的隔离。本文提出了几种方法,以ALTERA公司 CycloneⅡ系列FPGA为数字控制器,通过调制解调的方式实现了原边与副边之间PWM波的可靠传递,并在220V交流输入和12V直流输出的隔离半桥上主电路上得以验证。     

双向全桥DC-DC变换器基于电感电流应力的双重移相优化控制

通过分析双向全桥DC-DC变换器采用单移相和双重移相控制的工作原理,推导出了两种控制方式下变换器电感电流应力与传输功率、输入与输出电压调节比及移相角比之间的数学关系。为了有效降低变换器电流应力,针对不同的传输功率及电压调节比,通过寻优求得使电感电流应力达到最小的最优移相角。据此提出一种双向全桥DC-DC变换器双重移相优化控制策略,在实现输出电压闭环控制的同时使变换器电流应力达到最小。采用该优化控制策略,双重移相控制的电流应力始终小于单移相控制,并且当变换器工作在轻载且电压调节比较大时,该优化控制策略的优势更加突出。搭建了实验样机,对理论分析进行了验证,并与传统单移相控制进行了对比。实验结果验证了所提出最优控制策略的有效性与可行性。     

适宜于中低电压多电平直流变换器的研究

本文针对两种适宜于中低电压等级的多电平DC-DC变换电路进行了研究，这两种电路与其它多电平电路相比具有结构简单的特点。文中仔细讨论了电路的结构和工作原理，并进行了实验研究，实验结果表明该电路工作原理正确，可以正常工作。     

先进数字控制技术在DC-DC变换器中的应用

综述了数字控制技术在直流-直流变换器中的应用,集中于两个方面,如何产生数字脉宽调制信号,以满足输出电压的稳态精度,以及新的控制策略以发挥数字电路的优点。在前者,本文介绍了几种技术,它们都可以用有限的时钟频率来产生足够精度的脉宽调制信号。在后者,本文介绍了几种数字控制技术,以大大改进开关电源的动态性能。     

新型软开关相移控制双向DC-DC变换器的综合

提出了一类新型软开关相移控制双向DC-DC变换器。这些变换器均由一些简单的开关单元组合而成。变换器中的功率传输为相移式控制。在正向工作模式和反向工作模式中变换器都可实现软开关工作。通过一个实例电路具体介绍了新型变换器的工作原理和分析，并提供了实验结果。     

输入串联输出并联的直流变换器控制策略研究

输入串联输出并联型直流变换器能降低开关管的开关应力,适用于高输入电压、大功率的直流变换场合。为了保证该变换器的可靠工作,必须确保其输入分压电容均压和输出电流均流。文中首先从能量的角度出发,分析了输入串联输出并联型直流变换器的输入均压和输出均流之间的关系,指出输出均流控制不能保证输入均压,而输入均压控制可以确保输出均流;然后提出一种新的输入均压的控制方法,在保证输入均压和输出均流的同时,该方法可以实现输入电压的均压控制与输出电压的调节相解耦,有利于分别独立设计各个输入电容电压和输出电压的闭环控制,同时交错控制下的电流纹波抵消效应使输出滤波电容得到了减小;仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

半桥DC/DC开关变换器的自适应控制

建立了连续工作模式半桥DC/DC开关变换器的大信号线性动态模型,并在此基础上设计了随工作环境变化而自适应调节控制参数的零极点对消数字控制器,使系统可在不同工作点上获得相同的参考跟踪瞬态响应,并在大幅扰动下保持稳定。仿真和试验结果证实了该方案的有效性。     

一种改善DC-DC变换器动态性能的数字控制方式

针对低压大电流DC-DC变换器负载经常变化的特点,以动态过程输出电压超调量最小和调节时间最短为目的,提出了一种改善DC-DC变换器动态性能的数字控制方式。将变换器在负载变化时的暂态过程分为两个阶段,在每个阶段内对占空比进行直接设置,使开关处于一直导通或一直关断的状态,通过计算两个阶段转折点的输出电压并与采样电压比较以决定开关的状态。该控制方式在负载突变时和计算开关状态时间的最优控制方式有同样的性能,而算法的实时计算量却大幅降低。实验结果表明分段控制可以有效改善DC-DC变换器的动态性能。     

级联式双向DC-DC变换器的优化控制方法

级联式双向DC-DC变换器的传统双闭环比例-积分(PI)控制方法存在调节器参数多、整定工作量大等不足,而且受限于PI控制的内在局限性,系统的动态性能不够理想。针对级联式双向DC-DC变换器的实际控制需求,综合考虑传统双闭环PI控制和模型预测控制的各自优势,将二者有机结合,构建了一套折中优化的控制方法,即在第一级双向DC-DC变换器中采用传统双闭环PI控制,而在第二级双向DC-DC变换器中设计并实现改进的模型预测控制策略。将提出的优化控制方法与传统双闭环控制和经典模型预测控制分别进行了仿真和实验比较。结果表明,相对于传统的双闭环控制,采用提出的优化控制方法可以显著改善级联式双向DC-DC变换器的动态性能,而相对于经典的模型预测控制,该优化控制方法运算量减少了45.22%。     

基于输入电压前馈补偿的开关变换器恒定导通时间控制技术

针对恒定导通时间(COT)控制开关变换器的开关频率随输入电压变动而变化的缺点,本文提出了一种基于输入电压前馈补偿的恒定导通时间(IVFC-COT)控制技术,通过引入输入电压前馈环路,使恒定导通时间与输入电压成反比,从而消除输入电压波动对开关频率的影响。IVFC-COT控制在继承COT控制环路设计简单,无需误差放大器及其相应的补偿网络,瞬态响应速度快等优点的基础上,使开关频率在输入电压或负载波动时保持恒定。仿真及实验结果验证了IVFC-COT控制技术的可行性。