输出电压纹波对电流型Boost变换器稳定性的影响

研究了电流型Boost变换器输出电压纹波对变换器稳定运行的影响。通过建立考虑变换器输出电压纹波的电感电流频闪映射，得到了变换器稳定运行的条件。该条件表明，Boost变换器的输出电压纹波对变换器稳定运行的边界有显著影响。经过一些合理的假设，得到了利用变换器电路参数预测占空比的稳定边界的一个解析表达式。在此基础上，基于能量守恒原理得到了输出电压存在纹波时，电流型Boost变换器稳定参数域预测的解析表达式，该式能够较好地预测变换器的稳定参数域。     

电流增量预测控制策略参数稳定域拓展

高性能永磁同步电机伺服系统要求快速响应的电流内环以保证系统的高动态性能。电流增量预测控制策略可以获得快速的电流响应速度,但依赖电感参数的准确性。电感参数不准确时,系统稳定性难以保证。本文通过使用更多的电压及电流信息来提高参考电压计算式的阶次,以此拓宽电流增量预测控制策略对电感参数的适应性。该方法对处理器的占空比更新能力或运算速度没有特殊要求,仅需增加少量计算量就可以显著拓宽电感参数稳定域。仿真和实验结果证明了所提方法的有效性与实用性。     

高频Boost变换器稳定运行的参数域分析

高频条件下的Boost变换器具有功率密度大、转换效率高和适于大规模集成等特点而备受关注,但因其强非线性特性,在工作中更容易因参数选择不当或外部受到大干扰使得系统产生分岔和混沌现象。通过建立高频Boost变换器的频闪映射模型,利用Jacobian矩阵特征值变化判断系统的稳定参数域,分析了该变换器各参数在不同条件下产生分岔的情况,通过电路仿真及实验验证了高频Boost变换器中出现的分岔及混沌现象与理论分析结果一致。本结论能够为Boost变换器在高频条件下维持稳定运行提供参考,也为系统的进一步优化设计和控制提供理论依据。     

电流反馈型Buck变换器分岔动力学分析及稳定性控制

针对电流反馈型Buck变换器电路参数波动引起分岔等非线性失稳动力学行为,研究了基于单值矩阵的动力学分析及稳定性控制方法。首先采用菲利波夫法得到了电流反馈型Buck变换器的一个线性化的周期轨道,并以单值矩阵的形式来描述。结合Floquet理论用单值矩阵的特征值(Floquet乘子)分析了变换器的稳定性:根据Floquet乘子是否处于单位圆内,判定变换器是否发生分岔失稳。进一步考虑了多参数变化对变换器稳定性的影响,多参数变化条件下系统的稳定域比较狭窄,变换器很容易产生分岔,基于参数共振微扰法,在参考电流中添加小幅周期信号,使变换器模态之间的切换面发生了改变,有效地抑制了变换器的分岔行为,稳定域得到了明显的拓展。仿真和实验验证了该方法和结论的有效性。     

割集功率空间上静态电压稳定域的实用边界

提出了电力系统在割集功率空间上静态电压稳定域边界的实用表达方法。用临界割集将系统分为地理上互不连通的两部分，即相对集中的弱节点区域和非弱节点区域，利用连续潮流，搜索大量的电压稳定临界点，以临界割集上线路的有功和无功潮流为坐标，并通过最小二乘法，将获得的临界点以超平面的形式拟合出电压稳定域的边界，其误差可满足工程应用的要求。这种方法既达到了使复杂电力系统降维的目的，又方便了运行人员监视系统稳定性。同时,电压稳定域边界以超平面形式表示，为电力系统的在线安全分析、评估和优化提供了简明、方便的解析工具。该方法在IEEE 14节点、IEEE 39节点、IEEE 118节点等系统和EPRI 1000节点系统的算例中得到了很好的验证，均以较小误差满足工程需要。     

割集功率空间上静态电压稳定域的实用边界

提出了电力系统在割集功率空间上静态电压稳定域边界的实用表达方法。用临界割集将系统分为地理上互不连通的两部分,即相对集中的弱节点区域和非弱节点区域,利用连续潮流,搜索大量的电压稳定临界点,以临界割集上线路的有功和无功潮流为坐标,并通过最小二乘法,将获得的临界点以超平面的形式拟合出电压稳定域的边界,其误差可满足工程应用的要求。这种方法既达到了使复杂电力系统降维的目的,又方便了运行人员监视系统稳定性。同时,电压稳定域边界以超平面形式表示,为电力系统的在线安全分析、评估和优化提供了简明、方便的解析工具。该方法在IEEE 14节点、IEEE 39节点、IEEE 118节点等系统和EPRI 1000节点系统的算例中得到了很好的验证,均以较小误差满足工程需要。     

高频Buck变换器稳定运行的参数域分析

高频条件下的Buck变换器具有体积小、效率高等特点而备受关注,其同时更易因参数选择不当而带来严重的非线性行为影响系统稳定性。对高频条件下的Buck变换器的非线性行为进行了分析,研究了电压控制方式下的高频Buck变换器,从其状态方程出发,建立了该变换器在连续运行模式下的精确离散迭代映射模型。通过Jacobian矩阵判断系统稳定性随输入电压和电路中电感电容等不同参数变化规律,并确定系统的稳定运行区域。最后通过实验验证了理论分析的正确性。本结论不但能够为高频Buck变换器的稳定运行提供参考,也为系统参数的优化及控制性能的提升提供理论依据。     

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。     

用Д域划分法确定双参数稳定域的探讨

本文探讨了确定双参数稳定城时常易出现的错误，提出了避免出错的方法。     

高压电流模降压型DC-DC变换器的电流采样电路

本文针对高压应用电流模Buck DC-DC变换器,提出了一种新颖的片上电流采样电路。该电路结构简单,易于集成,采用LDMOS使应用电压高达25V。使能部分的设计有效防止了开关动作期间电感电流瞬态过冲造成的影响。提出的采样电路已经应用在一款基于0.35μm CDMOS工艺设计的单片电流模Buck DC-DC变换器中。HSPICE仿真结果表明,在5~25V的电源电压范围内,设计电路实现了电感电流的精确采样。     

Intermittency in Switching Power Converters: Theoretical Analysis

In view of reasonable explanation of intermittent subharmonics and chaos that can be gained from coupling filter between circuits, this paper discusses a method that maps time bifurcation with parameter bifurcation. Based on this mapping method, the general analysis method of characteristic multiplier, which is originally aimed at parameter bifurcation, can be used for the study of intermittency, i.e., time bifurcation. In this paper, all researches coming from characteristic multipliers, parameter-bifurcation diagrams, and the largest Lyapunov exponent indicate the same results as those produced by simulation and experiment. Thus, it is proved theoretically that the intermittency in switching power converter can be explained in terms of coupling of spurious interference. Translated from Acta Electronica Sinica, 2004, 32(2): 269–273 (in Chinese)     

DC-DC变换器非线性混沌现象研究

DC-DC变换器混沌现象是一个必须加以重视的问题，它的研究一方面将深刻认识DC-DC变换器的本质，解释一些以往无法分析的现象，如不规则的电磁噪声、无法用常规方法控制的运动状态；另一方面将有可能利用混沌理论提出新的控制策略和控制方法，实现现有DC-DC变换器无法达到的性能。为此，本文从确定性运动、随机运动角度分析DC-DC变换器混沌现象研究的必然性，明确DC-DC变换器混沌现象的研究目的，综合分析DC-DC变换器混沌现象的基本类型，归纳出DC-DC变换器混沌现象的研究方法，对DC-DC变换器混沌研究的发展和未来应用进行展望。     

电压型Cuk变换器中的低频振荡现象分析

研究了电压型Cuk变换器中的低频振荡现象,利用离散模型分析了Cuk变换器中的电流不连续模式与低频振荡之间的相互关系。最后通过数值仿真实验验证了理论分析的有效性和正确性。     

ZVT PWM直流变换器的改进研究

本文分析了典型的零电压转换（Zero Voltage Transition,ZVT）PWM直流变换器的基本工作原理并阐述其缺点。文章提出一种改进型的ZVT PWM DC—DC变换器电路,全面分析了这种变换器的T作原理,并利用PSpice软件对其进行仿真。     

DC-DC变换器双线性系统建模及基于李亚普诺夫直接法的控制方法

首先建立了DC-DC变换器双线性系统数学模型,结合控制目的进行适当变形,得到DC-DC变换器的闭环非线性控制系统模型。基于Lyapunov直接法,总结出构造Lyapunov函数和求取控制律的一般步骤,适用于所有数学模型可以表示成双线性系统的DC-DC变换器。以Sepic变换器为例,成功构造出Lyapunov函数,并且推导得到一种使Sepic变换器控制系统渐近稳定的控制律,仿真结果证实了该文提出的新型控制律的有效性。     

基于混杂系统的DC-DC变换器建模与控制

电力电子电路作为开关型切换系统，其连续时间变量与离散事件相互混杂、相互作用，因此也是一个混杂系统。运用混杂系统的相关理论，给出了对二阶DC/DC变换器在连续工作模式(continuous current mode，CCM)下统一的混杂系统模型。运用Lyapunov直接法分析系统稳定性，根据稳定条件，提出了一种新型的类滑模控制策略，并以Boost电路为例进行了仿真和实验研究，验证了该方法的有效性，同时提出了改进措施，以满足实际应用需要。因此，与传统的状态空间平均法相比，基于混杂系统理论构建的模型中没有线性近似处理，理论上可以得到比较精确的模型，实现对电力电子电路进行更好的分析与控制。     

PWM DC-DC变换器混杂动态系统的能控性和能观性

在PWM DC-DC变换器研究中引入混杂动态系统和切换线性系统的概念和相关理论,研究PWM DC-DC变换器的能控性和能观性.首先将PWM DC-DC变换器建立为周期型切换线性系统模型,然后根据周期型切换线性系统的一个周期之后和多周期的能控性和能观性定义及定理,以Buck PWM变换器为例,分析变换器一个周期之后和多周期的能控性和能观性,最后对Buck PWM变换器进行能控性实验验证.实验结果表明,在负载阶跃变化的情况下,变换器输出完全可以控制并且稳定在设计值,这和Buck PWM变换器作为周期型切换线性系统模型的能控性分析结果是一致的.本文的研究还表明,研究方法也适应于其他功率变换器能控性和能观性的研究.     

双随机PWM在DC-DC变换器中的实现及性能分析

随机调制技术因其能够减少噪音,驱散谐波能量而使之具有更宽的带宽,减小常规的PWM调制中快速开关运行产生的干扰。这种方法不需要改变电力电子系统拓扑结构,也不增加系统额外耗费和体积,是解决PWM型电力电子系统中形成的传导电磁干扰问题的有效方法之一。特别是双随机调制技术具有更好的减少离散谱峰值的作用。文中分析了双随机调制技术的原理,并将TMS320F2812DSP实现的双随机PWM信号应用于实际的DC-DCboost变换器。研究结果表明,双随机调制技术能够较好地抑制常规调制方式所引起的传导EMI,比任何一种单随机调制具有更好地削减峰值和遣散功率谱的效果,从而有利于改善电力电子系统的电磁兼容性(EMC)而不影响功率变换器的输出特性;同时也证明了双随机PWM技术的工业应用是可行的。     

面向直流微网的双向DC-DC变换器研究现状和应用分析

直流微网是一种连接分布式电源与主电网的微网形式,双向DC-DC变换器(BDC)作为直流微网中必不可少的接口电路,在直流微网中充当着重要的角色,能够有效提升分布式电源利用率和直流微网的电能质量。在简要阐述学者们关于直流微网结构研究成果的基础上,归纳出了BDC在直流微网中的四方面典型应用。主要呈现了面向直流微网的BDC研究成果,着重分析了直流微网中应用BDC作为接口电路的变换器拓扑选择。最后,基于研究现状的分析,结合直流微网的发展趋势和电力电子关键技术对BDC未来的技术发展进行了讨论。