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九开关变换器分时协同模型预测电流控制
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作者 王贵峰 马一鸣 +1 位作者 祝莘莘 刘战 《电力自动化设备》 北大核心 2025年第7期114-120,共7页
针对九开关变换器(NSC)有限集模型预测电流控制(FCS-MPCC)中存在计算量较大、输出电流跟踪精度较差等不足,在分时控制基础上引入协同控制思想,充分利用NSC开关管的冗余性,提出一种可使上、下侧变换器同时工作的分时协同FCS-MPCC方法。... 针对九开关变换器(NSC)有限集模型预测电流控制(FCS-MPCC)中存在计算量较大、输出电流跟踪精度较差等不足,在分时控制基础上引入协同控制思想,充分利用NSC开关管的冗余性,提出一种可使上、下侧变换器同时工作的分时协同FCS-MPCC方法。该方法以2个控制周期为一个循环,前一个控制周期以上侧变换器的输出电流最优为控制目标确定最优矢量,然后基于协同思想与NSC拓扑特点实现下侧变换器输出电流跟随的协同最优控制;后一个控制周期以下侧变换器的输出电流控制最优为目标确定最优矢量,同理实现上侧变换器的协同控制,以此循环往复。与传统矢量寻优方法相比,分时协同控制思想的引入,在NSC上、下侧变换器独立控制基础上实现了电流跟随性能的协同最优控制,有效提高了输出电流跟踪精度;同时,该方法将寻优次数从27次降至8~16次,大幅降低了预测运算量。仿真与实验验证了所提控制策略的有效性与可行性。 展开更多
关键词 开关变换器 模型预测电流控制 分时协同控制 预测运算量
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具有快速负载动态响应的DC/DC开关变换器开环控制新策略 被引量:52
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作者 林维明 黄是鹏 +1 位作者 张冠生 陈为 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第9期78-81,共4页
采用何种控制策略和如何实现控制方法是决定开关变换器的效率和性能的主要因素。单周控制方法是近年来提出的一种新型非线性控制策略。这对输入电源电压的变化具有快速的动态跟踪能力 ,但对负载变化的抑制能力差。基于等效受控源平均法 ... 采用何种控制策略和如何实现控制方法是决定开关变换器的效率和性能的主要因素。单周控制方法是近年来提出的一种新型非线性控制策略。这对输入电源电压的变化具有快速的动态跟踪能力 ,但对负载变化的抑制能力差。基于等效受控源平均法 ,提出了一种新的非线性控制方法 ,使得PWM开关变换器的输出电压 ,在负载干扰和电源电压干扰下 ,具有优良的动态响应特性。以降压型变换器为例 ,首先建立开关变换器大信号低频平均电路模型。通过分析平均电路模型 ,可以推导出一种新型开环非线性控制策略。这种控制方法具有固有的稳定性 ,快速动态响应和无过冲等优点。为了实现新的控制方法 ,建立了电感电压低频分量的数学模型。计算机仿真和实验测试结果证明理论预期分析。 展开更多
关键词 DC/DC开关变换器 开环控制 负载动态响应 计算机仿真
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控制型软开关变换器的实现策略 被引量:29
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作者 顾亦磊 陈世杰 +1 位作者 吕征宇 钱照明 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期55-59,共5页
该文明确了控制型软开关的定义,总结和归纳出控制型软开关的 5 个特征。然后用现有的控制型软开关变换器检验了这 5 个特征理论。接着应用 5 个特征理论推导和构造出Buck、Boost、Buck-boost、Cuk、Zeta、Sepic、Flyback、Forward等一... 该文明确了控制型软开关的定义,总结和归纳出控制型软开关的 5 个特征。然后用现有的控制型软开关变换器检验了这 5 个特征理论。接着应用 5 个特征理论推导和构造出Buck、Boost、Buck-boost、Cuk、Zeta、Sepic、Flyback、Forward等一系列拓扑的控制型软开关的实现方法。一个 48V 输入,19V/5A 输出,开关频率为 200KHz 的同步 Buck 变换器样机进一步验证了控制型软开关 5 个特征理论的正确性,其满载效率达到了 96.1% 展开更多
关键词 开关变换器 控制型 实现策略 FORWARD BUCK变换器 特征理论 BOOST BOOST SEPIC 理论推导 ZETA 开关频率 正确性
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环路延时对数字峰值电压控制开关变换器瞬态性能的影响 被引量:19
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作者 贺明智 许建平 +2 位作者 游小杰 郑琼林 高锐 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期1-7,共7页
研究数字控制环路延时对开关变换器瞬态性能的影响,提出克服环路延时影响的简单实用算法。在数字峰值电压算法的基础上,对开关变换器数字控制算法中延时的存在进行分析,提出克服延时的策略,并得到改进型数字峰值电压控制算法。在此基础... 研究数字控制环路延时对开关变换器瞬态性能的影响,提出克服环路延时影响的简单实用算法。在数字峰值电压算法的基础上,对开关变换器数字控制算法中延时的存在进行分析,提出克服延时的策略,并得到改进型数字峰值电压控制算法。在此基础上,对单次采样的局限性进行分析,并提出将多采样算法用于典型降压(Buck)变换器中,用于进一步减小环路延时。利用仿真和实验对所提出的不同算法进行验证,并对瞬态性能进行分析。结果比较说明采用克服延时算法能减小延时,从而提高瞬态响应,多采样算法则是在此基础上的进一步改进。 展开更多
关键词 数字控制 开关变换器 瞬态性能 环路延时
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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
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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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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 被引量:16
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作者 王金平 许建平 +1 位作者 兰燕妮 徐杨军 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期18-22,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 开关变换器 COT控制 IVFC-COT控制 开关频率
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开关变换器的本质安全特性分析与设计 被引量:39
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作者 刘树林 刘健 寇蕾 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第5期36-41,共6页
通过分析开关变换器的最危险故障状态,得出了判断其内部本质安全的等效电感电路。根据开关变换器的最大输出短路释放能量,得出了变换器的输出短路等效电容。以电容、电感电路的点燃曲线作为依据,得出了开关变换器内部和输出本质安全的... 通过分析开关变换器的最危险故障状态,得出了判断其内部本质安全的等效电感电路。根据开关变换器的最大输出短路释放能量,得出了变换器的输出短路等效电容。以电容、电感电路的点燃曲线作为依据,得出了开关变换器内部和输出本质安全的判断方法。以变换器同时满足本质安全和期望的输出电压纹波要求作为限制条件,得出了电感、电容的设计范围。以Buck变换器为例进行了分析和试验,结果验证了所提方法的可行性和理论分析的正确性。 展开更多
关键词 本质安全电路 开关变换器 输出短路释放能量 设计
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PWM型DC/DC开关变换器非线性闭环控制策略的研究 被引量:28
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作者 林维明 黄是鹏 +1 位作者 张冠生 陈为 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第3期19-22,共4页
融合了开关变换器脉动和非线性的特点 ,提出了积分函数控制新策略 ,实现了输出电压平均值的即时动态控制 ,即在电源电压与负载电流瞬态或持续扰动下 ,开关变换器直流输出电压的动态或稳态输出误差为零。以降压型开关变换器为例 ,计算机... 融合了开关变换器脉动和非线性的特点 ,提出了积分函数控制新策略 ,实现了输出电压平均值的即时动态控制 ,即在电源电压与负载电流瞬态或持续扰动下 ,开关变换器直流输出电压的动态或稳态输出误差为零。以降压型开关变换器为例 ,计算机仿真和实验验证了新策略的优良特性。 展开更多
关键词 DC/DC开关变换器 非线性闭环控制策略 脉宽调制
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基于九开关变换器的双馈风电系统运行原理与控制研究 被引量:14
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作者 梁宗泽 陈宇 +3 位作者 邹旭东 黄延润 文刚 康勇 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期1221-1228,共8页
典型的双馈风力发电系统通常采用背靠背双脉宽调制变流器,但该结构共需12个IGBT,所需开关器件多。为减小双馈风电变流器的体积,提高变流器的功率密度,提出利用新型九开关变换器代替背靠背变流器的方案。该方案节省了3个IGBT,通过合适的... 典型的双馈风力发电系统通常采用背靠背双脉宽调制变流器,但该结构共需12个IGBT,所需开关器件多。为减小双馈风电变流器的体积,提高变流器的功率密度,提出利用新型九开关变换器代替背靠背变流器的方案。该方案节省了3个IGBT,通过合适的调制控制策略仍能保证与原系统具有同样的控制性能。结合九开关变换器特有的正弦脉宽调制方式,分析九开关变换器在双馈风力发电系统中的应用特点,把九开关变换器等效为网侧等效变换器和机侧等效变换器,给出系统的控制策略,并通过Matlab/Simulink仿真及实验验证该新型拓扑方案的可行性及控制策略的正确性。理论分析与实验结果均表明,这种新型拓扑结构在双馈风力发电系统中具有较好的应用前景。 展开更多
关键词 开关变换器 双馈风力发电系统 网侧等效变换器 机侧等效变换器 控制策略
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九开关变换器脉宽调制策略 被引量:18
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作者 李楠 高峰 +1 位作者 田昊 张天宝 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期83-88,共6页
相对于传统的背靠背式十二开关变换器结构,九开关变换器结构在开关数目上减少了25%,在变换器的成本、体积方面体现出了自身的优势。文中详细介绍了新型九开关变换器的脉宽调制策略,并总结了九开关变换器的无死区调制方法。在此基础上,... 相对于传统的背靠背式十二开关变换器结构,九开关变换器结构在开关数目上减少了25%,在变换器的成本、体积方面体现出了自身的优势。文中详细介绍了新型九开关变换器的脉宽调制策略,并总结了九开关变换器的无死区调制方法。在此基础上,提出一种新型交叉调制方法,解决了原有脉宽调制方式在调制深度方面的不足,并以六开关单相变换器结构为例进行了仿真分析。 展开更多
关键词 开关变换器 脉宽调制 死区 开关单相变换器
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DC/DC开关变换器的无源控制方法 被引量:37
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作者 吴磊涛 杨兆华 胥布工 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第4期66-69,共4页
在一般动力学系统无源控制的基础上,以Buck变换器为例,建立了DC/DC开关变换器的Euler-Lagrange平均模型,推导出其无源控制策略,将无源控制方案成功应用到DC/DC开关变换器中,仿真结果表明,无源控制方案的变换器闭环系统对输入电源、负载... 在一般动力学系统无源控制的基础上,以Buck变换器为例,建立了DC/DC开关变换器的Euler-Lagrange平均模型,推导出其无源控制策略,将无源控制方案成功应用到DC/DC开关变换器中,仿真结果表明,无源控制方案的变换器闭环系统对输入电源、负载扰动的瞬态响应特性均较为理想。 展开更多
关键词 开关变换器 无源控制 Euler-Lagrange系统
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开关变换器调制与控制技术综述 被引量:75
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作者 周国华 许建平 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期815-831,共17页
在归纳和总结开关变换器控制技术的基础上,根据电压、电流、电荷和磁通4个基本物理量,将控制技术划分为4类基本型控制(即电压型、电流型、电荷型和磁通型)和组合型控制。按照占空比实现方式的分类,存在两种基本的调制,即脉冲宽度调制和... 在归纳和总结开关变换器控制技术的基础上,根据电压、电流、电荷和磁通4个基本物理量,将控制技术划分为4类基本型控制(即电压型、电流型、电荷型和磁通型)和组合型控制。按照占空比实现方式的分类,存在两种基本的调制,即脉冲宽度调制和脉冲频率调制。指出开关变换器的控制技术是由"控制"与"调制"相结合而形成的。利用调制与控制结合的概念,系统地分析基本型控制和组合型控制的工作原理、本质特点、内在关系和优缺点,为开关变换器调制与控制技术的应用提供参考。根据对偶原理,将现有的控制技术拓展到输出恒流控制,并对其进行简要分析。 展开更多
关键词 开关变换器 电压型控制 电流型控制 电荷型控制 磁通型控制 V2控制 脉宽调制 脉冲频率调制
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PSM开关变换器的平均模型与特性分析 被引量:17
13
作者 罗萍 李肇基 +1 位作者 熊富贵 陈光 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期19-23,共5页
本文首次建立了 PSM(Pulse Skipping Modulation)调制模式下开关变换器的状态空平均模型。基于此模型,计算并分析了 PSM 开关变换器在电流连续(CCM)和电流断续(DCM两种工作模式下的频率特性、响应速度,输出电压纹波及效率等特性。与 PWM... 本文首次建立了 PSM(Pulse Skipping Modulation)调制模式下开关变换器的状态空平均模型。基于此模型,计算并分析了 PSM 开关变换器在电流连续(CCM)和电流断续(DCM两种工作模式下的频率特性、响应速度,输出电压纹波及效率等特性。与 PWM 调制模式相比较PSM 调制模式响应速度更快,效率特别是低负载下更高,该模式下的边频效应有利于 EMI 峰值抑制,因此 PSM 是一种良好的调制模式,特别适用于高频、轻载系统。 展开更多
关键词 PSM调制模式 开关变换器 状态空间平均模型 特性分析
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开关变换器及其控制环路的建模综述 被引量:39
14
作者 周国华 冷敏瑞 +2 位作者 李媛 田庆新 邓伦博 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期183-199,共17页
对开关变换器及其控制环路的建模方法进行归纳与总结。将开关变换器的建模方法分为连续建模和离散建模,或基于电路分析的建模和基于数学推导的建模。在此基础上,结合控制环路的建模,将开关变换器及其控制环路的建模方法分为平均建模、... 对开关变换器及其控制环路的建模方法进行归纳与总结。将开关变换器的建模方法分为连续建模和离散建模,或基于电路分析的建模和基于数学推导的建模。在此基础上,结合控制环路的建模,将开关变换器及其控制环路的建模方法分为平均建模、离散建模和考虑边频的建模3大类。根据此分类,系统分析平均法、离散时间法、采样数据法、描述函数法、多谐波小信号法以及谐波状态空间法的原理和特点,揭示各种建模方法的区别与联系,以及优缺点和适用性。以应用最为广泛的平均法为例,首先采用时间平均等效电路建模方法,得到基本开关变换器的等效电路模型,推导用于频域特性分析的8个完整的功率级传递函数。其次,针对电流型控制的平均小信号模型无法揭示次谐波振荡,以及传统采样保持系数无法适用于不同平均小信号模型的问题,提出通用的采样保持系数。最后,给出综述结论并进行研究展望。 展开更多
关键词 开关变换器 控制环路 建模方法 平均建模 离散建模 电流型控制
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宽变工作点DC/DC开关变换器的建模与控制 被引量:7
15
作者 周雒维 毕凯 +1 位作者 刘宿城 卢伟国 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期55-62,共8页
针对DC/DC开关变换器工作点宽范围变化的情况,利用变换器凸多面体建模的方法,提出一种开关变换器凸多面体控制器结构。利用凸多面体建模的思路,将变换器工作区域划分为多个子区域,并用工程化小信号建模思想对各子区域进行建模,将各子工... 针对DC/DC开关变换器工作点宽范围变化的情况,利用变换器凸多面体建模的方法,提出一种开关变换器凸多面体控制器结构。利用凸多面体建模的思路,将变换器工作区域划分为多个子区域,并用工程化小信号建模思想对各子区域进行建模,将各子工作区域进行加权,进而完成整个工作区域的建模。基于凸多面体模型,提出一种凸多面体控制器结构,以Buck变换器为例进行仿真和实验。分析结果表明,凸多面体控制器能够保证变换器对工作点信息的快速跟踪,提高了变换器的稳态性能与动态性能。仿真结果和实验结果均验证了所述方法对变换器建模的正确性,同时验证了该控制器的优越性和有效性。 展开更多
关键词 变工作点 凸多面体建模 开关变换器 稳定性控制 凸多面体控制器
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电力电子开关变换器的滑模控制 被引量:8
16
作者 王江 王家军 +2 位作者 王先来 王洪礼 范铁华 《电机与控制学报》 EI CSCD 2000年第3期188-192,共5页
以电力电子开关变换器为对象,分析带有开关元件系统的数学模型,应用变结构控制方法,调制电力电子元件的开关模式,以获得预期的电压、电流波形和动态性能。为减少抖振,引入了模糊控制,对传统变结构控制加以改进,综合二者优点,使... 以电力电子开关变换器为对象,分析带有开关元件系统的数学模型,应用变结构控制方法,调制电力电子元件的开关模式,以获得预期的电压、电流波形和动态性能。为减少抖振,引入了模糊控制,对传统变结构控制加以改进,综合二者优点,使系统既具有变结构控制的优良性能,又能最大限度地减少抖振。最后仿真结果验证了文中控制算法的有效性。 展开更多
关键词 电力电子开关变换器 滑模控制 DC-DC变换器
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DC/DC开关变换器滑模变结构控制的新方案 被引量:13
17
作者 伍言真 丘水生 陈艳峰 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期62-64,共3页
本文在滑模等价控制的基础上 ,考虑实际控制中的非理想切换条件 ,提出了一种适合PWM型DC/DC开关变换器的滑模变结构控制算法简单的新方案 .该控制算法依开关工作周期 ,动态地对滑模误差进行修正 ,从而动态地补偿控制量的大小 ,将有利于... 本文在滑模等价控制的基础上 ,考虑实际控制中的非理想切换条件 ,提出了一种适合PWM型DC/DC开关变换器的滑模变结构控制算法简单的新方案 .该控制算法依开关工作周期 ,动态地对滑模误差进行修正 ,从而动态地补偿控制量的大小 ,将有利于近似地保证系统沿着切换面运动 ,并可以减少系统稳态误差 ,达到削弱乃至消除高频抖动的目的 .以Boost变换器为例的仿真结果表明 ,本文的控制方案可以减少系统超调 ,缩短过渡过程时间 ,改善系统的动态品质 ,并有效地解决滑模控制中的高频抖动问题 . 展开更多
关键词 滑模变结构控制 DC/DC开关变换器 脉宽调制
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BUCK型开关变换器最优PID控制器设计 被引量:25
18
作者 马红波 冯全源 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期639-643,共5页
针对开关电源的复杂性和时变性,传统PID控制器整定方法无法很好满足其控制性能要求的问题,提出一种面向性能指标的最优PID控制器参数整定方法。基于DP算法,计算保证闭环系统稳定的PID控制器参数范围;利用具有全局寻优能力的遗传算法,按... 针对开关电源的复杂性和时变性,传统PID控制器整定方法无法很好满足其控制性能要求的问题,提出一种面向性能指标的最优PID控制器参数整定方法。基于DP算法,计算保证闭环系统稳定的PID控制器参数范围;利用具有全局寻优能力的遗传算法,按照ITAE性能指标在该范围内进行参数寻优。以BUCK变换器为利的仿真研究表明,该方法在指定的性能指标上取得了满意的控制效果,在负载发生摄动时,较传统PID控制器,具有较好的鲁棒性,且计算相对简单、实用性强,可推广到非线性PID控制器的参数整定和相关工程实践中。 展开更多
关键词 遗传算法 BUCK开关变换器 PID控制器 DP算法
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开关变换器混沌PWM抑制EMI的机理和实验研究 被引量:17
19
作者 杨汝 张波 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第10期114-119,共6页
在分析定频、周期扩频和混沌PWM频谱分布基础上,深入探讨了开关变换器混沌PWM抑制EMI的机理和特点。由此在1台AC-DC反激式变换器上进行了详尽的实验研究。分别进行的定频、周期扩频和混沌PWM实验结果表明,EMI的频谱分布取决于PWM频谱分... 在分析定频、周期扩频和混沌PWM频谱分布基础上,深入探讨了开关变换器混沌PWM抑制EMI的机理和特点。由此在1台AC-DC反激式变换器上进行了详尽的实验研究。分别进行的定频、周期扩频和混沌PWM实验结果表明,EMI的频谱分布取决于PWM频谱分布,其中混沌PWM抑制EMI效果最好,虽然开关变换器输出电压的纹波频率随混沌扩频信号改变,但峰峰值基本不变。稳定性和效率测试显示,混沌PWM下开关变换器运行稳定,效率变化不大。该文较好地弥补了现有混沌PWM抑制EMI实验研究的不足。 展开更多
关键词 混沌扩频 频谱 电磁干扰 开关变换器 脉宽调制脉冲过程
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PWM开关变换器的符号分析 被引量:21
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作者 林波涛 丘水生 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第9期83-87,共5页
本文将等效小参量法[6],推广到断续电流模式(DCM)工作的或多个开关拓扑的开关变换器的分析中,可获得全符号表示的直流解及纹波解。
关键词 开关变换器 断续电流模式 开关拓扑 符号分析
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