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基于超螺旋扩张状态观测器的耦合单电感双输出Buck变换器串级滑模解耦控制
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作者 皇金锋 章乾 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第5期592-604,共13页
针对耦合单电感双输出(CI-SIDO)降压式(Buck)变换器输出支路间的耦合效应导致交叉影响进而影响系统动态性能的问题,提出基于超螺旋扩张状态观测器(ST-ESO)的串级滑模解耦控制策略.首先,建立CI-SIDO Buck变换器的状态空间平均模型,再通... 针对耦合单电感双输出(CI-SIDO)降压式(Buck)变换器输出支路间的耦合效应导致交叉影响进而影响系统动态性能的问题,提出基于超螺旋扩张状态观测器(ST-ESO)的串级滑模解耦控制策略.首先,建立CI-SIDO Buck变换器的状态空间平均模型,再通过具有快速收敛性质的ST-ESO观测估计变换器内外环中的耦合项、内部扰动和未建模部分,并将其视为内外环中的总扰动.其次,结合超螺旋滑模控制器对内外环中总扰动进行补偿,实现系统的解耦,保证系统的鲁棒性和输出电压的稳定.然后,根据Lyapunov理论对ST-ESO和超螺旋滑模控制器进行稳定性分析,理论验证了控制策略的可行性.最后,利用实验平台对所提控制策略进行验证.结果表明所提控制策略实现了系统解耦,抑制了交叉影响并提高了系统的动态性能. 展开更多
关键词 耦合电感输出 buck变换器 超螺旋扩张状态观测器 超螺旋滑模控制器 解耦控制
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基于模型预测控制单电感双输出Buck变换器的仿真分析 被引量:2
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作者 贺素霞 张具琴 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期558-563,共6页
针对光伏发电实际应用中单电感双输出(SIDO)Buck变换器存在固有交叉耦合影响的问题,文章在传统变换器的基础上,提出一种新型模型预测控制(MPC)算法。首先建立SIDO Buck变换器的状态空间平均模型,推导出目标模型的输出预测;其次优化控制... 针对光伏发电实际应用中单电感双输出(SIDO)Buck变换器存在固有交叉耦合影响的问题,文章在传统变换器的基础上,提出一种新型模型预测控制(MPC)算法。首先建立SIDO Buck变换器的状态空间平均模型,推导出目标模型的输出预测;其次优化控制算法,获得跟踪参考的最优控制输入。相较于经典PI控制,所提MPC算法不但具有优越的电压跟踪性能,还有效地减少了多路输出之间的交叉耦合影响,极大地提高了变换器的性能。最后,通过MATLAB软件进行仿真,验证了基于SIDO Buck变换器的MPC算法的正确性和可信性。 展开更多
关键词 单电感双输出buck变换器 模型预测控制 交叉耦合
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用于单电感双输出Buck变换器的PCPV控制方案 被引量:5
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作者 徐利梅 王瑶 +1 位作者 张留洋 杨甲勇 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期182-189,共8页
为减小工作于连续导电模式(continue conduction mode,CCM)的单电感双输出(single-inductor dualoutput,SIDO)Buck变换器的输出交叉影响,提出了峰值电流-峰值电压(peak-current and peak-voltage,PCPV)控制方法.分析了PCPV控制SIDO Buc... 为减小工作于连续导电模式(continue conduction mode,CCM)的单电感双输出(single-inductor dualoutput,SIDO)Buck变换器的输出交叉影响,提出了峰值电流-峰值电压(peak-current and peak-voltage,PCPV)控制方法.分析了PCPV控制SIDO Buck变换器的电路结构和工作原理,利用电感伏秒平衡和电容安秒平衡原理推导了输出电压与输入电压的增益表达式,并采用状态空间平均方法,建立了PCPV控制SIDO Buck变换器的状态空间平均模型;在此基础上,建立了PCPV控制SIDO Buck变换器的小信号模型,并与传统峰值电流(peakcurrent-mode,PCM)控制SIDO Buck变换器对比分析交叉影响.研究结果表明:PCM控制SIDO Buck变换器输出电压较大的输出支路对输出电压较小的输出支路的交叉影响为300 mV,而PCPV控制SIDO Buck变换器输出电压较大的输出支路对输出电压较小的输出支路几乎无交叉影响;PCM控制SIDO Buck变换器的负载瞬态调节时间为12.5 ms,而PCPV控制SIDO Buck变换器的负载瞬态调节时间最大为10 ms.相比PCM控制SIDO Buck变换器,PCPV控制SIDO Buck变换器有效地减小了交叉影响,且提高了瞬态性能.最后通过实验结果验证了理论分析的正确性. 展开更多
关键词 电感输出 峰值电流-峰值电压 小信号模型 交叉影响 连续导电模式
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非最小相位的单电感双输出Buck-Boost变换器的复合控制方法
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作者 皇金锋 李啸天 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1266-1274,1314,共10页
单电感双输出Buck-Boost (SIDO Buck-Boost)变换器在电感电流连续模式(CCM)下工作存在交叉影响以及非最小相位特性的问题.为了解决上述问题,提出基于储能函数的扩张状态观测器(ESO)的改进非奇异快速终端滑模(NFTSM)和自抗扰控制(ADRC)... 单电感双输出Buck-Boost (SIDO Buck-Boost)变换器在电感电流连续模式(CCM)下工作存在交叉影响以及非最小相位特性的问题.为了解决上述问题,提出基于储能函数的扩张状态观测器(ESO)的改进非奇异快速终端滑模(NFTSM)和自抗扰控制(ADRC)相结合的控制策略.设计主路控制器,对系统的传递函数进行拟合得到ADRC范式,利用该范式对主路进行解耦控制.设计支路控制器,采用改进型ESO对储能函数进行观测,并将观测值反馈补偿到非奇异快速终端滑模控制律中,达到支路解耦的效果.为了抑制滑模控制的抖振问题,对趋近律进行改进.利用Lyapunov理论证明系统稳定性.基于硬件在环(HIL)实验平台进行实验验证.结果表明,所提控制策略与PI控制策略以及基于ESO的滑模控制策略相比,在超调量和响应时间上具有较好的效果. 展开更多
关键词 电感输出 buck-BOOST变换器 非奇异快速终端滑模控制 自抗扰控制 改进滑模趋近律
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一种动态导通时间控制的单电感三输出DC-DC变换器
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作者 董伟华 卜刚 《舰船电子工程》 2025年第2期202-208,共7页
论文基于buck-boost拓扑设计了一种单电感三输出DC-DC变换器。该变换器采用续流电感电流控制电感充电的占空比,比较器控制各个输出端的占空比。论文提出的动态导通时间控制方法能够在负载变化时抑制输出端占空比的突变,从而减小输出端... 论文基于buck-boost拓扑设计了一种单电感三输出DC-DC变换器。该变换器采用续流电感电流控制电感充电的占空比,比较器控制各个输出端的占空比。论文提出的动态导通时间控制方法能够在负载变化时抑制输出端占空比的突变,从而减小输出端的交调。此外论文提出了一种驱动电路,能在大范围的输出电压保持高效率。使用SMIC 0.18μm BCD工艺实现电路,仿真结果显示该变换器有较好的抑制交调效果。 展开更多
关键词 电感输出 DC-DC变换器 纹波控制 驱动电路
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连续导电模式下的单电感双输出开关变换器 被引量:1
6
作者 刘继宗 《通信电源技术》 2010年第1期19-22,共4页
文章系统地分析了单电感双输出DC-DC变换器结构,采用分时复用原理实现双路输出。由于电感共享,各输出支路间存在着严重的交叉影响。当输出支路严格工作在不连续导电模式(DCM)或伪连续导电模式(PCCM)下,可有效抑制交叉影响。文章首次提... 文章系统地分析了单电感双输出DC-DC变换器结构,采用分时复用原理实现双路输出。由于电感共享,各输出支路间存在着严重的交叉影响。当输出支路严格工作在不连续导电模式(DCM)或伪连续导电模式(PCCM)下,可有效抑制交叉影响。文章首次提出了应用于连续导电模式工作的单电感双输出开关变换器的峰值电流-差模电压控制方法,在连续导电模式(CCM)下实现了几乎没有交叉影响的双路输出。 展开更多
关键词 电感输出 连续导电模式 峰值电流 差模电压
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基于差分进化算法的SIMO Buck变换器最优动态响应搜索
7
作者 李丹 崔文峰 陈桂鹏 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第5期1457-1468,共12页
随着单电感多输出(SIMO)直流变换器的广泛应用,其动态响应问题备受关注。为探究SIMO Buck变换器最优动态响应的理论极限,根据变换器工作原理建立数学模型,利用改进的差分进化(DE)算法进行搜索求解。所提方法可以搜索求解出不同目标下的... 随着单电感多输出(SIMO)直流变换器的广泛应用,其动态响应问题备受关注。为探究SIMO Buck变换器最优动态响应的理论极限,根据变换器工作原理建立数学模型,利用改进的差分进化(DE)算法进行搜索求解。所提方法可以搜索求解出不同目标下的变换器最优动态响应要求,如最优的自调节或交叉调节,还可以获得不同约束下的最优动态响应,如不同的动态响应时间、峰值电感电流。基于启发式DE算法的最优动态响应理论极限搜索,有助于全面了解SIMO直流变换器的动态性能,并指导控制器设计以优化动态响应过程。 展开更多
关键词 电感输出直流变换器 动态响应 差分进化算法 自调节 交叉调节
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I^(2)控制单电感双输出Buck LED驱动电源交叉影响分析 被引量:2
8
作者 王瑶 陈玲 +1 位作者 杨德鑫 徐利梅 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期1248-1256,共9页
单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO) Buck LED驱动电源有LED_(1)和LED_(2) 2条输出支路,2条输出支路间存在交叉影响.为减小工作于电感电流连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)的SIDO Buck LED驱动电源的输出交... 单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO) Buck LED驱动电源有LED_(1)和LED_(2) 2条输出支路,2条输出支路间存在交叉影响.为减小工作于电感电流连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)的SIDO Buck LED驱动电源的输出交叉影响,提出电流-电流(current-current,I^(2))控制SIDO Buck LED驱动电源.基于SIDO Buck LED驱动电源的工作原理和开关状态,采用状态空间平均法建立状态空间平均模型和小信号模型;在此基础上,分析I^(2)控制SIDO Buck LED驱动电源的电路结构和工作原理;基于电感电流纹波和输出电流纹波,推导占空比的小信号表达式,获得交叉影响传递函数;通过交叉影响传递函数Bode图,对比分析其与电压控制SIDO Buck LED驱动电源输出支路间的交叉影响.研究结果表明:当电压控制SIDO Buck LED驱动电源LED_(1)输出支路的参考信号分别从1.6 V突变至0.8 V和从2.4 V突变至1.2 V时,其LED1输出支路对LED_(2)输出支路的交叉影响分别为0.250 A和0.365 A;反之,LED_(2)输出支路的参考信号分别从3.2 V突变至1.6 V和从2.4 V突变至1.2 V时,LED_(2)输出支路对LED1输出支路的交叉影响分别为0.06 A和0.04 A.参考信号相同变化条件下,I^(2)控制SIDO Buck LED驱动电源LED_(1)输出支路对LED_(2)输出支路的交叉影响分别为0.090 A和0.115 A,相反,LED_(2)输出支路对LED_(1)输出支路的交叉影响分别为0.030 A和0.015 A.相比电压控制SIDO Buck LED驱动电源,I^(2)控制SIDO Buck LED驱动电源减小了输出支路间的交叉影响. 展开更多
关键词 电感输出 buck LED驱动电源 小信号模型 交叉影响 I^(2)控制
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用降压型单电感多输出DC-DC变换器输出高电压 被引量:4
9
作者 吕昌辉 周锋 马海峰 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期493-496,共4页
本文发现并证明了降压型单电感多输出DC-DC变换器当电感工作于连续导通模式下能够产生高于电源电压的输出.这个发现将降低需要同时输出高压和低压的DC-DC变换器的结构复杂性.本文实现了一个降压型结构的单电感双输出的直流变换器,供电电... 本文发现并证明了降压型单电感多输出DC-DC变换器当电感工作于连续导通模式下能够产生高于电源电压的输出.这个发现将降低需要同时输出高压和低压的DC-DC变换器的结构复杂性.本文实现了一个降压型结构的单电感双输出的直流变换器,供电电压3.3V,输出为1V和4V.实验结果很好的证明了本文的结论. 展开更多
关键词 DC—DC 变换器 电感输出 连续导通模式
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连续导电模式下单电感多输出变换器的分析与设计 被引量:1
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作者 王翀 孙超 《通信电源技术》 2013年第3期21-25,共5页
介绍了共模峰值电流型控制输入半桥(主级环路),差模电压型控制输出半桥(次级环路)的BUCK型SIDO(Single Inductor Dual Output)变换器的工作原理。利用开关元件平均法,建立了BUCK型SIDO功率级的小信号模型。并根据峰值电流控制模式、电... 介绍了共模峰值电流型控制输入半桥(主级环路),差模电压型控制输出半桥(次级环路)的BUCK型SIDO(Single Inductor Dual Output)变换器的工作原理。利用开关元件平均法,建立了BUCK型SIDO功率级的小信号模型。并根据峰值电流控制模式、电压型控制模式的工作原理,建立了SIDO控制环路的小信号模型,最终得到连续导通模式下整个系统的小信号模型。在0.18μm CMOS工艺下完成了SIDO变换器的电路设计,利用Spectre中的PAC(PeriodicAC)分析对所建的小信号模型进行了验证,并对SIDO变换器的性能进行了仿真验证。 展开更多
关键词 电感输出 连续导电模式 共模峰值电流控制模式 差模电压控制模式
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可实现DVS的单电感双输出降压型直流-直流转换器
11
作者 管璐璐 许伟伟 +1 位作者 李叶 洪志良 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期86-91,共6页
设计了一款单电感双输出(SIDO)的降压型直流-直流转换器,一个输出电压可以进行动态电压转换,在0.725~1.2V直接变化,另一输出电压可实现1.2V和1.8V,两路输出最大可实现500mA负载电流。转换器根据负载的不同在脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频... 设计了一款单电感双输出(SIDO)的降压型直流-直流转换器,一个输出电压可以进行动态电压转换,在0.725~1.2V直接变化,另一输出电压可实现1.2V和1.8V,两路输出最大可实现500mA负载电流。转换器根据负载的不同在脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)之间自动切换。采用死区时间自适应调整的技术来提高系统的转换效率,分段开关则用来降低输出端毛刺。基于TSMC0.25μm CMOS工艺,测试结果证明该系统输出电压纹波低、毛刺小,系统峰值效率可达90%。 展开更多
关键词 电感输出 死区自适应调节 动态电压调整 分段导通
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一种提高单电感双输出升/降压型转换器轻载效率的设计策略
12
作者 李叶 许伟伟 洪志良 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期510-516,共7页
为了提高单电感双输出升/降压型直流-直流转换器在轻载下的效率,设计实现了适用于不同转换条件的非连续导通模式(DCM)功能和脉冲频率调制(PFM)控制。前者降低了电感电流的均方根值,减少了导通损耗;后者降低了开关频率,减少了开关损... 为了提高单电感双输出升/降压型直流-直流转换器在轻载下的效率,设计实现了适用于不同转换条件的非连续导通模式(DCM)功能和脉冲频率调制(PFM)控制。前者降低了电感电流的均方根值,减少了导通损耗;后者降低了开关频率,减少了开关损耗。详细分析了在PFM控制下转换器的驱动能力、电感电流纹波和输出电压纹波之间相互制约的关系,并采取了一种可以由两路任意升/降压输出灵活复用的自适应导通时间控制方法。经0.25μm 2P4M CMOS混合信号工艺流片验证,测试结果显示DCM和PFM时序与设计方案吻合,各种转换条件下输出电压纹波在40~70 mV。通过比较发现,对轻载效率的提升可以达到30%以上。 展开更多
关键词 电感输出 升/降压型转换器 非连续导通模式 脉冲频率调制 自适应导通时间控制
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单电感多路输出BUCK电源转换器MATLAB建模及电流域设计方法 被引量:1
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作者 杨建明 《电子器件》 CAS 北大核心 2013年第1期85-89,共5页
为分析单电感多路输出BUCK电源转换器(SIMO)的可行性,首先建立MATLAB模型,从算法角度验证SIMO可行性。同时为解决SIMO存在的电路复杂、面积大、及静态电流大的问题,首次提出使用电流信号设计SIMO控制器。结果表明,算法可行,电路设计方... 为分析单电感多路输出BUCK电源转换器(SIMO)的可行性,首先建立MATLAB模型,从算法角度验证SIMO可行性。同时为解决SIMO存在的电路复杂、面积大、及静态电流大的问题,首次提出使用电流信号设计SIMO控制器。结果表明,算法可行,电路设计方法简洁,0.13μm CMOS工艺下三通道SIMO面积0.76 mm2,静态电流110μA,驱动能力200 mA。 展开更多
关键词 buck 电感多路输出 电流域 MATLAB
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基于多频脉冲序列控制Buck变换器的研究 被引量:5
14
作者 张铁竹 杨岳毅 《电子器件》 CAS 北大核心 2015年第6期1356-1359,共4页
针对开关变换器双频率控制技术存在的输出电压纹波大、输出功率范围窄等缺点,研究电压型多频率脉冲序列控制方法,该方法通过4组预设控制脉冲,实现开关变换器输出电压的调节。对多脉冲序列控制Buck变换器在电感电流连续导电模式CCM(Conti... 针对开关变换器双频率控制技术存在的输出电压纹波大、输出功率范围窄等缺点,研究电压型多频率脉冲序列控制方法,该方法通过4组预设控制脉冲,实现开关变换器输出电压的调节。对多脉冲序列控制Buck变换器在电感电流连续导电模式CCM(Continuous Conduction Mode)和电感电流断续导电模式DCM(Discontinuous Conduction Mode)下的工作特性进行分析,重点研究了在DCM模式下Buck变换器多频率控制。最后,分析了DCM Buck变换器工作在稳态时脉冲序列的组合方式,并通过实验验证了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 buck变换器 多频率控制 电感电流断续模式 输出电压纹波
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独立充放时序SIDO开关变换器电流型变频控制技术
15
作者 贺明智 林润泽 +3 位作者 周述晗 冯沛 李欢 王登峰 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期980-989,共10页
单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO)开关变换器工作在共享充放时序下存在电感电流纹波大、输出支路间交叉影响严重以及电路参数宽范围变化下控制电路不能正常工作等问题.为此,提出一种独立充放时序电流型变频控制(current-... 单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO)开关变换器工作在共享充放时序下存在电感电流纹波大、输出支路间交叉影响严重以及电路参数宽范围变化下控制电路不能正常工作等问题.为此,提出一种独立充放时序电流型变频控制(current-mode variable frequency control,C-VF)技术.首先,具体描述变换器在连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)下的工作原理,并推导主电路开环传递函数;进一步构建闭环小信号模型,推导闭环交叉阻抗,详细分析不同输出电压及负载电流下变换器的交叉影响特性;最后,通过仿真和实验进行验证.研究表明:相较于共享充放时序,独立充放时序C-VF CCM SIDO buck变换器减小了交叉影响,改善了负载瞬态响应性能;当两支路负载电压不等时,减轻某一支路负载可以降低该支路的交叉影响;当两支路输出电压相同但负载不同时,重载支路对轻载支路的交叉影响更小. 展开更多
关键词 独立充放时序 电感输出 电流型变频控制 小信号建模 交叉影响
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集成双层平面电感的单片DC/DC转换器设计 被引量:1
16
作者 李清华 邵志标 +1 位作者 张春茗 耿莉 《电子器件》 CAS 2007年第2期487-490,共4页
采用0.35μm标准CMOS工艺设计了3.3V/1.5V单片低压Buck转换器,开关频率为150MHz.本文采用了电压型脉宽调制的反馈控制模式,克服了频率提高所带来的转换器系统不稳定问题.对双层平面螺旋电感进行了设计与优化,获得品质因数2.6,电感值28n... 采用0.35μm标准CMOS工艺设计了3.3V/1.5V单片低压Buck转换器,开关频率为150MHz.本文采用了电压型脉宽调制的反馈控制模式,克服了频率提高所带来的转换器系统不稳定问题.对双层平面螺旋电感进行了设计与优化,获得品质因数2.6,电感值28nH的双层平面电感.模拟结果表明,对应于不同输入电压或不同负载,转换器系统工作稳定,输入调整率-40dB,输出调整率-60dB.输出电压纹波平均值可以控制在额定值75mV,转换效率71%. 展开更多
关键词 buck转换器 层平面电感 转换效率 调整率 输出电压纹波
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通信电源技术2008年第6期(总第114期)卷终总目次 被引量:1
17
《通信电源技术》 2008年第6期104-106,共3页
关键词 谐振变换器 开关电源 稳压电源 蓄电池 二次电池 电感输出 逆变电源 小信号模型 功率因数校正 SPWM ZVS 目次
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电源与调节器件
18
《电子产品世界》 2005年第07B期51-53,共3页
关键词 DC/DC变换器 Automation 同步开关控制器 pulse公司 器件 AC/DC CPCI AE公司 电源模块 Beta 降压型 输出 逆变器 SIP DIN 输出
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