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 被引量：1

1

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 耦合单电感双输出 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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单电感双输出Buck-Boost变换器的终端互补滑模自抗扰控制

2

作者 皇金锋 陈旭 李聪林 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第7期119-131,共13页

单电感双输出变换器是便携式设备的重要组成模块,针对单电感双输出Buck-Boost变换器的两个输出支路存在抗扰性能差、负载波动时具有交叉影响等问题,提出一种基于级联扩张状态观测器的终端互补滑模自抗扰控制策略。首先,依据自抗扰理论... 单电感双输出变换器是便携式设备的重要组成模块,针对单电感双输出Buck-Boost变换器的两个输出支路存在抗扰性能差、负载波动时具有交叉影响等问题,提出一种基于级联扩张状态观测器的终端互补滑模自抗扰控制策略。首先,依据自抗扰理论将变换器主路和支路分别拟合为自抗扰控制系统范式,转化为2个独立的二阶系统模型,以此来抑制两支路间的交叉影响。其次,设计终端互补滑模控制器代替传统自抗扰控制中的线性控制器,同时引入级联扩张状态观测器抑制电路中的高频噪声,进一步提高观测器的估计精度,利用非线性控制策略的优势提高系统受到扰动时的暂态性能。然后,通过Lyapunov理论以及Routh判据证明控制系统的稳定性。最后,利用MATLAB/Simulink仿真软件以及搭建实验平台对3种不同控制策略进行验证,实验表明,本文所提控制能够很好地抵抗扰动,抑制噪声以及两支路间的交叉影响,提高系统的暂态性能。 展开更多

关键词 单电感双输出Buck-Boost变换器 终端互补滑模自抗扰控制 交叉影响 抗扰性能

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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

3

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 单电感双输出 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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伪连续导电模式单电感双输出反激变换器 被引量：6

4

作者 周群 何莹莹 +1 位作者 许建平 张斐 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期65-70,共6页

提出了一种工作于伪连续导电模式(PCCM)的单电感双输出(SIDO)反激变换器。与传统SIDO反激变换器相比,PCCM SIDO反激变换器增加了1个续流开关管和1个二极管,以降低功率开关管的电压应力。采用时分复用(TDM)技术实现了每条输出支路的独立... 提出了一种工作于伪连续导电模式(PCCM)的单电感双输出(SIDO)反激变换器。与传统SIDO反激变换器相比,PCCM SIDO反激变换器增加了1个续流开关管和1个二极管,以降低功率开关管的电压应力。采用时分复用(TDM)技术实现了每条输出支路的独立调节,使得输出支路间不存在交叉影响,提高了变换器的带载能力。给出了PCCM SIDO反激变换器的控制策略。仿真和实验结果表明,所提PCCM SIDO反激变换器能够实现2路电压的稳定输出,不存在交叉影响。 展开更多

关键词 变换器 伪连续导电模式 反激变换器 单电感双输出 控制

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临界连续模式单电感双输出Buck功率因数校正变换器 被引量：7

5

作者 刘雪山 许建平 王楠 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期64-69,82,共7页

提出了一种临界连续模式(CRM)单电感双输出(SIDO)Buck功率因数校正(PFC)变换器及其控制策略,并分析了其工作特性。通过对电感的分时复用控制,实现了2个输出支路的独立控制。在输入电压接近各输出支路电压情况下,控制器限制了开关管的最... 提出了一种临界连续模式(CRM)单电感双输出(SIDO)Buck功率因数校正(PFC)变换器及其控制策略,并分析了其工作特性。通过对电感的分时复用控制,实现了2个输出支路的独立控制。在输入电压接近各输出支路电压情况下,控制器限制了开关管的最小关断时间,解决了工作于CRM时电感在输入电流过零点附近难以分时复用控制的问题,并抑制了电感在输入电流过零点附近的复用频率。相对于传统两级结构的多路输出PFC变换器,CRM SIDO Buck PFC变换器减少了控制器与电感的数量,降低了变换器的体积与成本,并提高了变换器的效率。实验结果验证了所提变换器高效率、高功率因数以及2个输出支路的高输出精度控制特性。 展开更多

关键词 BUCK 变换器 功率因数校正 单电感双输出 临界连续模式 单级结构 分时复用控制

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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

6

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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基于扩张状态观测器的单电感双输出Buck变换器滑模解耦控制 被引量：10

7

作者 皇金锋 张世欣 杨艺 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期138-149,共12页

针对单电感双输出Buck变换器输出支路在发生负载扰动时存在交叉影响严重、瞬态响应慢的问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的滑模解耦控制策略.首先考虑负载扰动问题,将系统模型转化为输出电压偏差模型,设计了主路ESO对负载扰动进... 针对单电感双输出Buck变换器输出支路在发生负载扰动时存在交叉影响严重、瞬态响应慢的问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的滑模解耦控制策略.首先考虑负载扰动问题,将系统模型转化为输出电压偏差模型,设计了主路ESO对负载扰动进行估计,并将干扰估计信息补偿到主路开关管的改进型趋近律反步滑模控制器.其次考虑支路耦合问题,将一支路依据自抗扰范式拟合为独立系统,其中支路耦合项和外界扰动被视作总扰动,设计了支路ESO对其进行估计,基于干扰估计信息和滑模控制算法在支路开关管构造了滑模自抗扰控制器.最后利用Lyapunov理论证明了主、支路控制器的闭环稳定性.仿真结果表明,该控制策略使得支路间的交叉影响显著减小,并提升了系统瞬态响应速度. 展开更多

关键词 单电感双输出Buck变换器 扩张状态观测器 反步滑模控制 滑模自抗扰控制

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单电感双输出Boost变换器的目标全息反馈非线性控制

8

作者 李畸勇 潘恒宇 +1 位作者 刘斌 谢敏 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第4期962-972,共11页

单电感双输出Boost变换器具有非线性特性且输出端存在交叉调节,这给控制器的设计带来困难。为此文中采用目标全息反馈非线性控制方法对单电感双输出Boost变换器的控制器进行设计,以减少系统的交叉调节和其非线性特性带来的问题。首先,... 单电感双输出Boost变换器具有非线性特性且输出端存在交叉调节,这给控制器的设计带来困难。为此文中采用目标全息反馈非线性控制方法对单电感双输出Boost变换器的控制器进行设计,以减少系统的交叉调节和其非线性特性带来的问题。首先,建立所研究系统的仿射非线性模型,选取系统状态变量与其对应的参考值形成偏差方程,并令该方程符合布鲁诺夫斯基标准型。然后使用线性最优控制理论对偏差方程形成的线性系统进行设计。同时文中还推导出目标全息反馈非线性控制方法的控制本质是可通过选取反馈参数来配置变换器系统的极点。最后仿真实验结果证明了采用的目标全息反馈非线性控制策略相比于共模差模电压控制策略有着更强的鲁棒性和更快的调节速度,并能有效的抑制系统的交叉调节。 展开更多

关键词 单电感双输出Boost变换器 目标全息反馈非线性控制 交叉调节 布鲁诺夫斯基标准型 极点配置

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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 单电感多输出 连续导通模式

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升压型单电感双输出变换器输出低电压的理论分析与实验验证 被引量：3

10

作者 周述晗 周国华 陈兴 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第S1期218-225,共8页

在工作于连续导电模式(Continuous Conduction Mode,CCM)的升压型单电感双输出(Single-Inductor Dual-Output,SIDO)变换器两路输出均为高电压的基础上,推导了各输出支路的电压增益表达式,以及升压型SIDO变换器可以实现低电压输出的理论... 在工作于连续导电模式(Continuous Conduction Mode,CCM)的升压型单电感双输出(Single-Inductor Dual-Output,SIDO)变换器两路输出均为高电压的基础上,推导了各输出支路的电压增益表达式,以及升压型SIDO变换器可以实现低电压输出的理论条件。当输出低电压的支路不同时,分别分析了升压型SIDO变换器工作于CCM的稳态波形,相应的电感电流呈现出"升-降-升"或"升-升-降"的变化趋势。在一定条件下,举例说明了升压型SIDO变换器能够输出低电压的理论值为零。设计并实现了一个具有低电压输出的升压型SIDO变换器,降低了需要同时输出高电压和低电压的SIDO变换器的复杂性。实验结果证明了文中理论分析的正确性。 展开更多

关键词 升压型变换器 单电感双输出 连续导电模式

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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

11

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 单电感多输出直流变换器 动态响应 差分进化算法 自调节 交叉调节

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单电感双输出Boost变换器的复合控制方案

12

作者 吴家荣 卢振坤 +2 位作者 王擎宇 文春明 韦峻峰 《电源学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期11-18,共8页

为减小单电感双输出Boost变换器的交叉调节,提出一种复合控制方案。建立变换器仿射非线性数学模型,基于微分几何理论证明所建模型满足精确反馈线性化条件,构造出相应输出函数实现系统的线性化和解耦,进而分别为线性系统设计内模控制器... 为减小单电感双输出Boost变换器的交叉调节,提出一种复合控制方案。建立变换器仿射非线性数学模型,基于微分几何理论证明所建模型满足精确反馈线性化条件,构造出相应输出函数实现系统的线性化和解耦,进而分别为线性系统设计内模控制器和状态反馈控制器,并对满足控制系统稳定要求的反馈系数选取进行分析。与现有控制方法进行仿真比较,结果表明,所提控制方案具有更好的动态调节特性、更优的控制性能和更小的交叉调节。实验结果进一步验证了所提控制方案的可行性。 展开更多

关键词 单电感双输出 交叉调节 BOOST变换器 精确反馈线性化 内模控制

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非理想SIDO Boost变换器三自由度内模滑模控制仿真

13

作者 刘冰丽 吴家荣 +1 位作者 杨林 严定霖 《系统仿真学报》 北大核心 2025年第10期2500-2510,共11页

为减小单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO) Boost变换器的交叉影响,提高系统输出精度和稳定性,充分考虑电路元器件的寄生电阻,对非理想SIDO Boost变换器提出一种三自由度内模滑模控制策略。建立非理想SIDO Boost变换器的... 为减小单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO) Boost变换器的交叉影响,提高系统输出精度和稳定性,充分考虑电路元器件的寄生电阻,对非理想SIDO Boost变换器提出一种三自由度内模滑模控制策略。建立非理想SIDO Boost变换器的仿射非线性数学模型,并基于微分几何理论将非线性系统线性化并解耦为2个线性子系统;为线性子系统分别设计三自由度内模控制器和滑模控制器;分析三自由度内模控制的鲁棒性及基于李雅普诺夫理论验证滑模控制系统的稳定性。仿真结果表明:所提控制策略具有更好的动态响应、更优的控制性能和更小的交叉影响。 展开更多

关键词 单电感双输出 BOOST变换器 精确反馈线性化 三自由度内模控制 滑模控制

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改进单周期控制策略的双向大变比DC-DC开关变换器 被引量：29

14

作者 林维明 郭晓君 黄超 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第21期31-37,共7页

大变压比的双向DC-DC变换器广泛地应用于电池的充放电系统、电动汽车、不间断电源、启动/发电系统、光伏发电系统和航空电源系统等场合,其重要性能指标是效率、质量和成本。但是传统非隔离型双向DC-DC变换器在高频下难以取得较大变压比... 大变压比的双向DC-DC变换器广泛地应用于电池的充放电系统、电动汽车、不间断电源、启动/发电系统、光伏发电系统和航空电源系统等场合,其重要性能指标是效率、质量和成本。但是传统非隔离型双向DC-DC变换器在高频下难以取得较大变压比,同时会导致较大的电压电流应力和较大的损耗。为实现非隔离型双向DC-DC变换器的大变比应用,将耦合电感引入非隔离双向DC-DC变换器,实现输入输出电压大变比和效率提升;针对新型双向大变比直流变换器升降压Buck/Boost电路,提出一种改进单周期控制模型,该模型基于所提电路不同工作模式下的有效占空比并结合输出反馈补偿控制,实现有效控制和提高负载的动态响应能力。分析具有耦合电感双向DC-DC开关变换器的工作原理和控制特性,并通过计算机仿真和样机实验验证了所提电路和控制策略具有更高的转换效率、更强的鲁棒性和优良的抗扰动能力。 展开更多

关键词 非隔离双向直流开关变换器 大变比 耦合电感 改进单周期控制 动态响应 效率

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一种新颖的交错并联正激三电平变换器 被引量：30

15

作者 梁小国 危建 阮新波 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第11期139-143,共5页

该文提出一种交错并联正激三电平直流变换器,其输出滤波电感可大大减小。这个特点使它非常适用于负载动态变化很快的功率变换场合(如电压调节模块),不仅可以提高动态响应速度,还可以减小输出滤波电容,从而使得输出滤波器体积大大减小,... 该文提出一种交错并联正激三电平直流变换器,其输出滤波电感可大大减小。这个特点使它非常适用于负载动态变化很快的功率变换场合(如电压调节模块),不仅可以提高动态响应速度,还可以减小输出滤波电容,从而使得输出滤波器体积大大减小,提高变换器的功率密度。该文首先分析该变换器的工作原理,然后和传统的两电平变换器进行比较,最后试制一台0.8V/100A输出的电压调节模块样机对该变换器性能进行试验验证。 展开更多

关键词 正激 三电平变换器 三电平直流变换器 输出滤波器 滤波电容 并联 功率变换 电压调节 滤波电感 负载

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基于CESO的SIDO Buck-Boost变换器自抗扰控制策略 被引量：1

16

作者 皇金锋 李帅杰 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期41-50,共10页

针对单电感双输出Buck-Boost变换器两输出支路va和vb间存在交叉影响,暂态性能差等问题,提出一种基于级联扩张状态观测器(CESO)的自抗扰控制(ADRC)策略.首先,根据ADRC理论将主路和支路分别拟合为相互独立的系统,减少支路间的交叉影响;其... 针对单电感双输出Buck-Boost变换器两输出支路va和vb间存在交叉影响,暂态性能差等问题,提出一种基于级联扩张状态观测器(CESO)的自抗扰控制(ADRC)策略.首先,根据ADRC理论将主路和支路分别拟合为相互独立的系统,减少支路间的交叉影响;其次,设计CESO对系统总扰动进行估计,消除因传统扩张状态观测器不完全估计而造成的观测残差,并利用CESO对电路传感器高频噪声的抑制作用,进一步提高观测值的估计精度;然后,将观测值作用于ADRC的状态误差反馈控制率,以提高系统的暂态性能;最后,利用Lyapunov理论证明了控制系统的闭环稳定性.仿真结果表明:本文所提控制策略有效减小了两输出支路va和vb间的交叉影响,同时提高了系统的暂态性能. 展开更多

关键词 单电感双输出Buck-Boost变换器 交叉影响 级联扩张状态观测器 自抗扰控制

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