谷值V2控制Boost变换器的频域与时域特性分析

基于对Boost变换器输出电压纹波的分析,本文将谷值V2控制技术应用于Boost变换器.详细分析了谷值V2控制Boost变换器的工作原理,首次建立了谷值V2控制Boost变换器的小信号模型,推导了控制-输出、输入-输出和输出阻抗等传递函数,研究了其频域与时域特性,并与谷值电流控制Boost变换器进行了比较分析.研究结果表明,与谷值电流控制相比,谷值V2控制Boost变换器具有比谷值电流控制Boost变换器更快的输入和负载瞬态响应速度,在给定参数下,谷值V2控制瞬态响应在输入电压增加时快530 s,输入电压减少时快800 s;当负载增加时快650 s,负载减少时快1 330 s.实验结果与仿真结果基本一致,验证了理论和仿真分析的正确性.      

脉冲序列Buck变换器的控制规律及特性

研究了开关DC-DC变换器电压型和电流型脉冲序列控制的特点和实现方式,分析和对比了脉冲序列控制Buck变换器的稳态工作特性、控制规律和启动特性.理论分析、仿真和实验结果表明:电压型和电流型脉冲序列控制变换器在负载变化时控制规律基本相同,即负载增大时控制器产生较多的高能量脉冲.当输入电压升高时,电压型和电流型脉冲序列控制器分别产生较多的低能量脉冲和高能量脉冲.与电压型相比,电流型脉冲序列控制变换器具有更平稳的启动特性.     

基于改进型预测电流控制方法的研究

介绍了预测控制的特点以及基本原理,针对传统的电流预测控制方法中的不足,提出了一种新的电流预测控制方法,采用单相空间拾量脉宽调制方法实现(SVPWM).并用电力电子专业仿真软件PSIM 6.0对其仿真,结果表明该控制方法具有良好的控制性能.     

Boost DC/DC的低压启动能力

为了准确预测Boost DC/DC低压启动能力,采用稳态分析方法,分析了电流负载、寄生参数、功率开关饱和电流及导通阻抗、开关频率、启动电路最低工作电压等因素对Boost DC/DC低压启动能力的影响,提出了预测Boost DC/DC恒流负载下最小启动电压的解析模型.将该模型应用于采用0.6μm CMOS工艺的Boost DC/DC设计中,模型计算结果相对HSPICE仿真结果的最大误差为4.5%.本模型可推广至恒定电阻负载的情况.     

一种图腾柱PFC的控制方法及Simulink仿真

针对图腾柱PFC主电路的开关器件控制,提出了一种新的控制方法,目的是有效控制图腾柱PFC主电路,实现降低谐波含量和提高功率因数.该控制方法基于PWM跟踪控制的思想,且使用了曲线拟合的方法,实现了在不同的电源电压下稳压输出的功能.为了验证该控制方法的有效性,使用MATLAB的Simulink仿真工具,搭建主电路和控制电路模型进行仿真.对仿真得出的电流波形进行FFT分析,结果显示,使用该控制系统的图腾柱PFC理论上能够得到很好的电气性能.     

动态参考电流控制三态Boost变换器的性能分析

为了提高工作于伪连续导电模式（pseudo continuous conduction mode，PCCM）的三态Boost变换器的效率、负载范围和瞬态响应性能，研究了一种动态参考电流（dynamic reference current，DRC）控制策略. 详细分析了DRC控制三态Boost变换器的工作原理，并比较了采用恒定参考电流（constant reference current，CRC）控制和DRC控制的三态Boost变换器的效率和负载瞬态响应性能，分别推导了它们的负载范围表达式，最后，通过实验对理论分析进行验证. 研究结果表明:与CRC控制相比，DRC控制三态Boost变换器的轻载效率提高了14%；在全负载范围内均能工作于PCCM模式，负载范围宽；负载减轻和增加时，调节时间分别减少了37.5%和32.0%，电压超调量分别减小了69.7%和61.9%，瞬态响应性能好.      

电流反馈型Boost变换器的稳定性及分岔研究

根据电流反馈型Boost变换器的拓扑结构变化规律，建立了功率变换器在连续运行模式下的精确频闪映射模型与系统的不动点方程，运用非线性方程稳定性理论分析系统的失稳方式，采用数值方法分析了Boost变换器稳定性变化与各个参数的关系，并通过仿真实验观察研究Boost变换器的分岔与混沌行为。     

磁流变半主动座椅悬架建模及振动特性分析

磁流变阻尼器力学模型及控制电流逆模型对半主动控制系统的控制精度具有重要影响.采用正弦及余弦型魔术公式，基于骨架曲线与滞回分离的建模方法，建立改进的磁流变阻尼器动态阻尼力模型；采用基于Sobol序列的差分-禁忌混合优化算法对阻尼力模型进行参数识别，构建包含激励特性及控制电流参数的通用数学模型；在试验测试及正向模型基础上，利用自适应神经模糊系统建立阻尼器控制电流逆模型.研究结果表明：本文建立的正逆模型均能够有效表征磁流变阻尼器的非线性行为及滞回特性；改进魔术公式模型在不同激励特性及电流工况下的平均百分比误差在3.4%附近变化；逆向动力学模型计算的控制电流误差均方根值为0.086 9～0.1171 A；经过控制电流逆模型与阻尼器正向模型串联模型计算的预测阻尼力误差均方根值为阻尼器最大阻尼力的5.6%；通过试验测试与仿真结果对比，验证了本文提出的阻尼器数学模型具有较好的精度和适用性，能够改善座椅悬架系统振动传递特性.     

基于脉冲响应的预测控制算法及仿真

针对复杂工业过程不确定性、变量间的耦合性、非线性等特点,介绍了对模型要求低、在线计算方便、综合控制质量高的一类新型计算机控制算法--预测控制方法,并进行了仿真,仿真结果表明预测控制算法的控制效果远远优于PID控制算法,有很好的应用前景.     

基于非隔离型Weinberg变换器多模块并联系统的建模与控制环路设计

针对卫星电源对于均流精度及电路可靠性要求高的特点,本文提出了改进型峰值电流控制策略,即在传统峰值电流控制的基础上增加了平均电流控制,以提高均流精度和电路可靠性.本文以非隔离型Weinberg变换器的三模块并联系统为例,根据参数指标的要求,进行系统小信号建模及控制环路设计.最后制作1 200 W实验样机,验证控制环路设计的合理性及改进型峰值电流控制方案的优越性.该控制策略适用于对均流精度及集成度要求很高的系统级场合.     

VF-Sepic-PFC电路的设计

介绍了ＶＦ－Ｓｅｐｉｃ－ＰＦＣ电路的工作原理,提出了其主电路和控制电路的设计方法,样机设计和实验证明该方法的正确性。与通用的Ｂｏｏｓｔ－ＰＦＣ电路相比,ＶＦ－Ｓｅｐｉｃ－ＰＦＣ电路无需专用ＩＣ,控制电路设计和调试简单;输出电压可以高于也可以低于输入电压峰值,易于实现输入输出隔离。     

滞环PID控制在蓄电池充电器应用中的研究

传统PID（比例-积分-微分）控制对被控系统的参数摄动比较敏感,滞环控制具有较强的鲁棒性,将滞环PID控制方法引入到以恒流充电的蓄电池充电器中,可以使变换器具有很强的鲁棒性、适应性和稳定性。充电器主电路采用移相全桥变换器,给出了传统PID和滞环PID控制的仿真模型,针对变换器负载波动对输出电流的影响,以及输出电流的稳定性,分别作出了仿真试验和分析。仿真结果表明,将滞环PID控制应用到蓄电池充电器能够获得相对恒定的电流并且使得蓄电池充电器对外部响应及其内部参数的摄动有良好适应性。     

Peak current control strategy with extended-state tracking compensator for DC-DC in hybrid energy storage system

Because variations of ultra-capacitor voltage and battery voltage generate subharmonic and chaotic behaviors in hybrid energy storage system (HESS) application when a DC-DC converter is under the peak current control, a novel digital control strategy, i.e., peak current control with extended-state tracking compensator, is introduced to deal with the stability. The gains of the control algorithm are selected based on pole locations formulated from the Bessel filter. The simulation results validate that under the peak current control strategy with compensator, the DC-DC converter does not have the subharmonic and chaotic behaviors. The response time under the peak current control with compensator is the same as that under the peak current control. The ripple voltage and ripple current of battery are less. The tracking error of inductor current tends to zero.     

V2控制BUCK变换器建模及控制器优化

根据V^2控制原理，用状态空间平均和线性化方法分别建立BUCK变换器和其控制环的数学模型，求出整个系统的传递函数，并根据优化控制理论对控制环补偿电路的参数进行优化．仿真结果表明，经优化设计的BUCK变换器比根据经验值设计的变换器的响应速度提高约50％，带宽增加约4倍．     

基于改进双闭环控制的光伏并网系统研究

光伏并网系统在光照太强的情况下往往出现输入功率与输出功率不匹配,导致直流母线电容上电压过高的危害.针对这一现象提出一种新型的控制策略,对Boost电路采用三环控制的方案,即传统的电压外环和电流内环再加上直流母线电压保护环,使电路在直流母线电容电压上升时,能自动调节输入功率以匹配输出功率,保证系统额定功率输出,避免系统因直流母线过电压故障导致的系统功率丢失,以提高光伏并网系统工作的可靠性.文中采用两级式结构的单相光伏并网系统,对其控制系统进行了详细地分析设计,并通过PSIM软件进行仿真,验证了该控制策略的有效性.     

MMC的无锁相环直接功率控制仿真

目前新型模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）多采用电压外环电流内环的双闭环直接电流控制策略,研究MMC的直接功率控制（direct power control,DPC）策略以减少系统控制参数,改善动态响应慢等问题。在αβ坐标系下推导关于MMC的DPC数学模型,并设计了一种无锁相环的DPC控制系统,为消除系统频率和电感参数的变化对控制系统的干扰,设计了一种无系统角频率和电感参数的功率解耦控制器,将双闭环简化为功率单环。考虑电网强度对换流站运行特性的影响,计算出直接功率控制策略适用于交流系统强度范围。最后在MATLAB/Simulink中仿真验证,结果表明上述设计控制策略的有效性。     

兆瓦级直驱型风力发电系统的效率优化分析

针对兆瓦级永磁直驱风力发电系统,对变流器和发电机效率进行了优化分析.分别建立了中点嵌位式三电平变流器的损耗模型和包括铁损在内的电机损耗模型,通过分析给定转矩下直轴电流与损耗的关系,得到变流器效率最优和发电机效率最优的直轴电流解析式,进而求出永磁同步发电系统整机效率最优解.通过仿真和2MW三电平背靠背永磁直驱风电变流器的实验样机表明,在不同转矩工作区域内,即可以分别实现变流器效率或发电机效率的最优控制,并能提高发电系统整体效率.     

多电平变换器直流侧电压平衡控制电路

为解决二极管箝位型多电平变换器直流侧电容电压不平衡的问题,设计了一种带二级辅助电感的平衡控制电路,通过简单控制可以平衡多电平变换器直流侧所有电容的电压.在分析电路结构和控制原理的基础上,从能量转换的角度出发,给出了辅助电感参数选择的范围.以五电平变换器为研究对象,建立了Matlab/Simulink仿真模型,搭建了实验样机,对比分析了本文平衡电路与传统一级平衡控制电路的电容电压平衡特性.实验结果表明,当二级辅助电路工作时,所有直流侧电容电压在20 ms内达到平衡,电容电压的纹波小于3%.      

Vx接线组合式同相供电系统建模与分析

作为新一代牵引供电系统的关键技术,同相供电系统设计需要匹配牵引变压器接线方式,优化电能质量综合补偿策略,降低潮流控制器（PFC）容量及其造价。针对高速和重载铁路推广采用的自耦变压器（AT）供电方式和Vx接线牵引变压器,设计了一种组合式同相供电系统。首先,基于该系统各端口接线角关系,建立了三相电网与单相牵引负荷之间的电气量变换模型;其次,利用三相电压不平衡与无功功率综合补偿理论,将相关电能质量限值为约束条件,给出了组合式同相供电系统各端口补偿电流计算方法,提出了潮流控制器动态跟踪补偿控制方案,与已有补偿方案相比,在达到相同补偿目标时所需补偿容量可以减少10%~58%;最后,通过对多种牵引负荷工况下系统运行特性的仿真模拟,验证了上述补偿模型的正确性和控制策略的有效性。