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磁集成串联电容Buck-Cuk高降压DC-DC本质安全型变换器
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作者 李洪珠 李文瑞 李雯婧 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第4期147-157,170,共12页
针对传统本安变换器降压比不足的问题,将Buck与非反向Cuk变换器组合,得到了交错并联型Buck-Cuk变换器。该变换器通过引入串联电容减小开关管上的电压应力。为减小变换器的体积与重量将两个输出电感进行耦合集成,得到了磁集成串联电容Buc... 针对传统本安变换器降压比不足的问题,将Buck与非反向Cuk变换器组合,得到了交错并联型Buck-Cuk变换器。该变换器通过引入串联电容减小开关管上的电压应力。为减小变换器的体积与重量将两个输出电感进行耦合集成,得到了磁集成串联电容Buck-Cuk高降压DC-DC本质安全型变换器。分析了在不同工作模式下耦合电感的等效电感值,并推导出耦合前后对于相电流纹波的影响,获得了不同占空比的情况下耦合度对于电流纹波抑制的约束关系,验证了耦合集成能提升变换器的本质安全性能。此外,分析所提变换器中电源和不同器件对短路时放电火花所提供的能量,证明了所提变换器的本质安全特性较传统变换器有较大的提升。最后,通过搭建一台实验样机,验证理论分析的正确性。 展开更多
关键词 buck-Cuk变换器 降压 交错并联 耦合系数 电流纹波 本质安全
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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 被引量:1
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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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飞跨电容型三电平Buck变换器双闭环控制研究
3
作者 韩锟 马晓慧 李蔚 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第2期829-840,共12页
飞跨电容型三电平Buck变换器因具有输出电压电流谐波小、开关管电压应力小等优势在轨道交通储能系统中被广泛应用。为保证其中点电位平衡的同时提高其输出电流、电压品质,在对输出电压与飞跨电容电压解耦的基础上提出一种模型预测控制... 飞跨电容型三电平Buck变换器因具有输出电压电流谐波小、开关管电压应力小等优势在轨道交通储能系统中被广泛应用。为保证其中点电位平衡的同时提高其输出电流、电压品质,在对输出电压与飞跨电容电压解耦的基础上提出一种模型预测控制与自抗扰控制相结合的双闭环控制方法。电流内环采用引入飞跨电容电压调节速率因子的连续集模型预测控制策略,该方法开关频率固定,不需要调节评价函数的权重系数,能降低控制器设计难度,通过微调开关管占空比实现对外恒流充电工况和中点电位平衡控制,利用李雅普诺夫理论分析了内环的稳定性。电压外环采用基于粒子群参数寻优的自抗扰控制器,实时估计并补偿负载突变等扰动,改善系统的抗扰能力,满足对外恒压充电工况的需求。这种双闭环结构限制了变换器最大峰值电流,保证了变换器可靠运行。在50 kHz开关频率下进行仿真和半实物实验,结果表明所提控制策略将飞跨电容电压稳定在输入电压的一半,保证了中点电位平衡,在此基础上实现了恒流和恒压输出。其中,对于输出电流单环控制,模型预测控制与PI控制器相比表现出更快的响应速度;对于电压电流双闭环控制,所提控制策略的响应时间比PI双闭环控制提升了44%,当输入电压和负载电阻发生突变时,所提控制策略与PI控制相比输出电压超调量更小、调节时间更短。 展开更多
关键词 飞电容三电平降压变换器 解耦控制 模型预测控制 最优控制律 自抗扰控制
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基于大信号稳定的直流微电网Buck变换器自适应无源控制策略
4
作者 郑城市 刘洋 +2 位作者 李健 翟波 王盼宝 《安徽大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期56-67,共12页
恒功率负载因其所具有的负阻抗特性而成为威胁直流微电网系统稳定运行的主要因素之一。为了消除恒功率负载负阻抗特性以及源荷端不确定性对直流微电网中Buck变换器稳定运行的影响,该文提出一种自适应无源控制策略,即以无源控制理论为基... 恒功率负载因其所具有的负阻抗特性而成为威胁直流微电网系统稳定运行的主要因素之一。为了消除恒功率负载负阻抗特性以及源荷端不确定性对直流微电网中Buck变换器稳定运行的影响,该文提出一种自适应无源控制策略,即以无源控制理论为基础,通过虚拟阻抗技术对系统阻抗进行重新优化调整以使得整个系统处于无源稳定状态。针对因系统不确定性致使偏离额定工作状态而造成的稳态误差,该文设计了高阶扰动观测器对源荷端不确定性所造成的稳态误差进行前馈补偿,从而保证系统在扰动以及不确定性状况下的稳定无误差运行此外,为了确保所提控制策略的大信号稳定,该文采用混合势函数理论进行稳定性分析并给出参数选取准则.另外,该文还通过Matlab/Simulink仿真平台对所提控制策略的有效性和优越性进行了仿真验证. 展开更多
关键词 直流微电网 恒功率负载 buck变换器 无源控制 大信号稳定
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Riemann-Liouville分数阶Buck变换器的自适应连续滑模控制
5
作者 蔡中泽 曾庆双 孙谷昊 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第2期263-271,共9页
本文主要研究了分数阶Buck变换器的自适应连续滑模控制问题.首先,针对Buck变换器中存在多重干扰和电子元件具有非整数阶特性的情况,建立了存在匹配和不匹配干扰的Riemann-Liouville分数阶Buck变换器数学模型.然后,针对传统滑模控制算法... 本文主要研究了分数阶Buck变换器的自适应连续滑模控制问题.首先,针对Buck变换器中存在多重干扰和电子元件具有非整数阶特性的情况,建立了存在匹配和不匹配干扰的Riemann-Liouville分数阶Buck变换器数学模型.然后,针对传统滑模控制算法要求预知干扰上界的问题,设计了自适应算法以估计干扰的未知上界,基于反步控制方法建立了滑模控制器,引入分数阶滑模面,提升系统鲁棒性的同时,实现滑动模态的渐近收敛.进而,针对滑模控制系统中的抖振问题,设计了连续滑模控制信号,减小了不连续控制带来的抖振,使系统状态能够在有限时间内收敛至滑模面上,并给出了最大收敛时间.最后,基于Mittag-Leffler稳定性理论,证明了所提出总体控制方案的稳定性.数值仿真验证了所提出控制器的有效性,保证了系统鲁棒性的同时,减小了抖振,得到了良好的动态性能和较小的稳态误差. 展开更多
关键词 分数阶微积分 Riemann-Liouville buck变换器 自适应律 连续滑模控制 Mittag-Leffler稳定
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高降压比LLC谐振变换器
6
作者 艾建 沈晔豪 +2 位作者 杨贤彬 毕恺韬 樊启高 《太阳能学报》 北大核心 2025年第6期440-450,共11页
传统LLC谐振变换器的降压比受变压器匝比以及开关频率范围限制,且高压侧器件电压应力高,无法适用于高降压比场合。针对该问题,该文提出一种新型高降压比LLC谐振变换器,其降压比是全桥LLC谐振变换器的4倍,并具有实现软开关、输入电容电... 传统LLC谐振变换器的降压比受变压器匝比以及开关频率范围限制,且高压侧器件电压应力高,无法适用于高降压比场合。针对该问题,该文提出一种新型高降压比LLC谐振变换器,其降压比是全桥LLC谐振变换器的4倍,并具有实现软开关、输入电容电压自平衡、高压侧器件电压应力低以及控制方法简单等优点。详细阐述其工作模态及运行机理,并在开关管延时关断的条件下,分析变换器输入电容电压自平衡机理。最后,通过搭建一台2 kW的实验样机,证明该变换器具有的优点及其运行原理的正确性。 展开更多
关键词 低匝比 LLC谐振变换器 软开关 降压
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整合电容网络型低应力高降压比LLC谐振变换器
7
作者 郭杨 刘雪山 +1 位作者 李梦 叶洪铖 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第14期5634-5643,I0026,共11页
随着分布式供电系统容量的持续增加,提高直流母线电压已成为一种技术发展趋势,这对二次电源的功率密度与降压比提出新的要求。针对传统高转换比变换器存在体积大、效率与功率密度难以提升的问题,该文提出一种整合开关电容网络型高降压比... 随着分布式供电系统容量的持续增加,提高直流母线电压已成为一种技术发展趋势,这对二次电源的功率密度与降压比提出新的要求。针对传统高转换比变换器存在体积大、效率与功率密度难以提升的问题,该文提出一种整合开关电容网络型高降压比LLC谐振变换器。所提变换器对电容网络单元与LLC半桥单元冗余开关进行整合复用,简化变换器的拓扑与控制、降低电压应力、提升降压比。同时,所提变换器能够实现原边开关管的零电压开通与副边同步整流管的零电流关断,进一步提升变换器的效率。对变换器的工作模态、电压增益以及软开关等特性等进行分析,设计并搭建48 V输入、1.8 V/30 A输出的实验样机,实验结果验证理论分析的正确性及所提方案的可行性。 展开更多
关键词 开关电容网络 LLC谐振变换器 整合复用 降压 软开关
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四开关升降压变换器高效控制策略研究与设计
8
作者 刘琦 时雷雷 +2 位作者 徐奇 钱钦松 孙伟锋 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第2期690-703,I0024,共15页
四开关升降压(four-switch Buck-Boost,FSBB)变换器凭借其出色的软开关特性、宽范围调压能力、输入输出电压极性相同等优势被应用在数据中心供电架构中。然而,FSBB变换器软开关控制方式的多控制自由度特性,使得其控制策略复杂多变、增... 四开关升降压(four-switch Buck-Boost,FSBB)变换器凭借其出色的软开关特性、宽范围调压能力、输入输出电压极性相同等优势被应用在数据中心供电架构中。然而,FSBB变换器软开关控制方式的多控制自由度特性,使得其控制策略复杂多变、增加了效率优化的难度。针对以上问题,研究并设计一种多模式高效控制策略,以提高FSBB变换器在全负载范围内的转换效率。首先,在FSBB变换器零电压开通(zero voltage switch,ZVS)的基础上得到控制量的约束条件,并确定电感电流有效值最低时控制量的取值规则;然后,构建FSBB变换器完整的损耗模型,以总损耗最低为目标,提出一种多模式的高效控制策略,并通过数据拟合的方式进行控制量的设计;最后,在Simplis中仿真验证并制作一个300 W的实验样机。测试结果表明:所设计的实验样机能在全输入、输出电压范围和全负载范围内实现较高的转换效率。其中最高峰值效率达到98.5%、最高平均效率达到97.93%,开关频率范围为500 kHz~1 MHz。 展开更多
关键词 四开关升降压变换器 软开关 多模式控制 高效率
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不匹配受扰降压变换器系统自适应滑模控制
9
作者 钱子渊 王佐 《控制工程》 北大核心 2025年第6期987-994,共8页
针对受不匹配干扰影响的直流降压变换器系统,提出基于自适应到达律的离散滑模控制器(adaptive reaching-law based discrete-time sliding mode controller, ADSMC)。为消除不匹配干扰的影响,首先,采用延时估计技术实现对不匹配干扰的... 针对受不匹配干扰影响的直流降压变换器系统,提出基于自适应到达律的离散滑模控制器(adaptive reaching-law based discrete-time sliding mode controller, ADSMC)。为消除不匹配干扰的影响,首先,采用延时估计技术实现对不匹配干扰的精确估计。然后,将干扰估计信息引入滑模面的设计中,从而实现对干扰的精确补偿。同时,为削弱抖振、增强抗扰能力,设计了一种新型的自适应滑模到达律,并将其应用于变换器的控制中。随后给出了闭环系统稳定性和收敛性的严格证明分析。最后,通过仿真和实验验证了所提复合控制方案的有效性。结果表明,相较于传统的离散滑模控制器,所提方案可实现更高的电压跟踪精度和更强的抗干扰性能。 展开更多
关键词 直流降压变换器 不匹配干扰 自适应到达律 离散滑模控制
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含未知恒功率负载的升降压变换器无电流传感有限时间控制
10
作者 贺伟 陈文豪 《南京信息工程大学学报》 北大核心 2025年第1期108-116,共9页
本文主要解决含未知恒功率负载的升降压变换器无电流传感有限时间控制问题.恒功率负载的负阻抗特性会产生低频振荡,对系统的稳定性造成不利影响.首先,为重构不可测的电感电流和未知功率负载,基于动态回归扩展和混合技术,设计具有有限时... 本文主要解决含未知恒功率负载的升降压变换器无电流传感有限时间控制问题.恒功率负载的负阻抗特性会产生低频振荡,对系统的稳定性造成不利影响.首先,为重构不可测的电感电流和未知功率负载,基于动态回归扩展和混合技术,设计具有有限时间收敛特性的降阶广义参数估计观测器,将状态观测转换为参数估计问题.其次,基于反馈线性化方法,将此非线性系统转化为线性系统,并设计快速终端滑模控制器来稳定系统.随后,结合快速终端滑模控制器与广义参数估计观测器,提出针对此系统的无电流传感有限时间控制器.基于级联系统的有限时间稳定结论,证明闭环系统的有限时间稳定性.最后,通过仿真和实验结果验证所提出的无电流传感有限时间控制的有效性. 展开更多
关键词 降压变换器 恒功率负载 无传感控制 有限时间控制 快速终端滑模控制
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高频双频Buck变换器平面集成磁件优化设计 被引量:1
11
作者 高圣伟 于冠恒 赵虹宇 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2024年第3期66-74,共9页
针对目前开关器件和磁性元件性能不足导致双频Buck变换器的效率和功率密度低的问题,研究了一种高效高功率密度的双频Buck变换器。变换器将工作在连续导通(CCM)模式,采用解耦合的平面集成电感器完成系统磁元件的集成,结合磁件的集成方法... 针对目前开关器件和磁性元件性能不足导致双频Buck变换器的效率和功率密度低的问题,研究了一种高效高功率密度的双频Buck变换器。变换器将工作在连续导通(CCM)模式,采用解耦合的平面集成电感器完成系统磁元件的集成,结合磁件的集成方法、有限的PCB层数和变换器的特性给出双频Buck变换器的参数,然后,提出了一种双频Buck变换器平面磁件的设计方法,并完成系统磁元件的优化设计。最后,基于第3代半导体SiC器件以及平面集成磁件,设计了额定功率200 W、开关频率400 kHz的双频Buck变换器。结果表明:该变换器峰值效率将达到96.1%,功率密度为46.1 W/in^(3)(1 in=25.4 mm),验证了双频Buck变换器设计方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 双频buck变换器 平面磁件 高频高效高功率密度 SIC器件
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三电平Buck变换器输出纹波电压畸变机理分析
12
作者 皇金锋 曹哲 +2 位作者 王健 张世欣 韩梦祺 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期673-682,共10页
交错控制三电平Buck变换器受功率开关器件寄生参数的影响,输出电压纹波及电感电流纹波不仅发生了畸变,且纹波电压大小和忽略寄生参数的纹波电压存在较大误差。因此,深入分析了交错控制三电平Buck变换器输出纹波电压畸变机理,建立了考虑... 交错控制三电平Buck变换器受功率开关器件寄生参数的影响,输出电压纹波及电感电流纹波不仅发生了畸变,且纹波电压大小和忽略寄生参数的纹波电压存在较大误差。因此,深入分析了交错控制三电平Buck变换器输出纹波电压畸变机理,建立了考虑功率开关器件寄生参数的电感电流纹波、输出纹波电压的数学模型。在此基础上进行了实验验证,实验结果表明,功率开关器件的寄生参数是导致输出纹波电压波形畸变以及与理想模型产生较大误差的主要原因,验证了理论分析的正确性。所得结论可为三电平Buck变换器的变换器参数设计提供理论指导。 展开更多
关键词 三电平 buck变换器 纹波电压 寄生参数 畸变机理
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Buck型变换器自适应有限时间降压控制算法研究 被引量:21
13
作者 杨晨 程盈盈 +2 位作者 都海波 王金平 何怡刚 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期315-320,共6页
针对负载未知情况下Buck型DC-DC变换器系统,基于有限时间控制技术和自适应控制技术,提出了一种新的快速降压控制算法.首先,基于时间尺度变换,对系统的平均状态空间方程进行变换;然后,利用饱和有限时间控制理论设计出一类新的快速降压控... 针对负载未知情况下Buck型DC-DC变换器系统,基于有限时间控制技术和自适应控制技术,提出了一种新的快速降压控制算法.首先,基于时间尺度变换,对系统的平均状态空间方程进行变换;然后,利用饱和有限时间控制理论设计出一类新的快速降压控制算法,以实现输出电压在有限时间内收敛到参考电压.由于控制器设计过程中考虑了饱和约束条件,使得变换器的占空比函数满足0到1之间的约束条件.对于负载未知情况,设计了有限时间观测器以估计未知负载,最终得到自适应式的有限时间控制算法.与PI控制结果进行了仿真对比,验证了所提出的控制算法既具有快速的调节性能,又具有较强的抗负载变化性能. 展开更多
关键词 buck变换器 有限时间控制 自适应控制 有限时间观测器
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峰值电流控制Buck变换器高频建模及结合遗传算法的控制器优化设计 被引量:2
14
作者 程翔鹏 刘进军 +1 位作者 邵钰 刘增 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期217-232,共16页
峰值电流控制Buck变换器广泛应用于电源管理芯片。小信号建模是设计其控制器的关键。现有模型忽略电压外环引入的稳态控制信号纹波与小信号扰动延拓频谱对系统的影响,在高控制带宽场景下失效,从而无法指导控制器的设计。该文首先指出控... 峰值电流控制Buck变换器广泛应用于电源管理芯片。小信号建模是设计其控制器的关键。现有模型忽略电压外环引入的稳态控制信号纹波与小信号扰动延拓频谱对系统的影响,在高控制带宽场景下失效,从而无法指导控制器的设计。该文首先指出控制器设计决定了控制信号纹波类型,进而研究了可导型纹波对系统建模的影响;然后综合考虑电压、电流环导致的频谱耦合,得到精确的高频模型;最后基于高频模型,提出一种结合遗传算法的高带宽控制器优化设计方法。仿真与实验证明了该模型的精确性与设计方法的优越性。 展开更多
关键词 buck变换器 峰值电流控制 高带宽 高频建模 遗传算法
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舰船脉冲功率负载Buck变换器自适应阻尼比控制方法 被引量:2
15
作者 林周宏 黄文焘 +3 位作者 邰能灵 庞路 李智鹃 杨咏 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期5246-5257,I0019,共13页
针对脉冲功率负载的周期性功率突变造成接口变换器输出电压瞬时跌落和持续扰动的问题,提出一种Buck变换器的自适应阻尼比控制方法,使得输出电压的响应性能能够直接通过阻尼比实现精确调节,不依赖于控制参数,且对输入电压扰动具有抑制作... 针对脉冲功率负载的周期性功率突变造成接口变换器输出电压瞬时跌落和持续扰动的问题,提出一种Buck变换器的自适应阻尼比控制方法,使得输出电压的响应性能能够直接通过阻尼比实现精确调节,不依赖于控制参数,且对输入电压扰动具有抑制作用。该方法通过引入类电压环消除了时变的输入和占空比的非线性饱和,建立输出电压与其参考值的单输入单输出二阶系统,将不确定负载扰动的控制问题转化为二阶系统的阻尼比控制问题。此外,在不影响电压调节性能的前提下,通过附加占空比调节实现并联变换器供电结构的均流控制。仿真和硬件在环实验结果表明,在脉冲功率负载的不同暂态过程,并联变换器均能够实现快速平滑的电压调节和输出电流均衡。 展开更多
关键词 buck变换器 脉冲功率负载 自适应阻尼比控制 电压调节 电流均衡 舰船电力系统
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一种高降压比双输出Buck变换器的分析与设计 被引量:2
16
作者 皇金锋 任舒欣 谢锋 《电源学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期1-10,共10页
为解决传统单电感双输出SIDO(single-inductor dual-output)Buck变换器降压比低的问题,引入了二次型单元,提出一种高降压比双输出Buck变换器。对高降压比双输出Buck变换器的工作原理进行了深入分析,发现其存在4种工作模式,求出了变换器... 为解决传统单电感双输出SIDO(single-inductor dual-output)Buck变换器降压比低的问题,引入了二次型单元,提出一种高降压比双输出Buck变换器。对高降压比双输出Buck变换器的工作原理进行了深入分析,发现其存在4种工作模式,求出了变换器的电压增益表达式,得到了各个工作模式的临界电感,总结出了工作模式与电感和负载之间的关系。建立了各个工作模式的纹波电压解析式,并分析了纹波电压与电感的关系。以电感纹波电流和电容纹波电压为约束条件,获得了电感和电容的设计公式。搭建了实验平台,实验结果验证了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 双输出buck变换器 降压 工作模式 参数设计
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用于光伏发电的新型双极性输出DC-DC变换器
17
作者 邹启衡 李洁 +3 位作者 钱科军 朱庆 徐煦 石家铮 《电测与仪表》 北大核心 2025年第4期217-224,共8页
提出一种用于光伏发电系统前端功率变换的新型双极性输出直流-直流(direct current-direct current, DC-DC)变换器。根据电路拓扑优化组合的创新思路,该变换器融合了Zeta变换器和Buck-Boost变换器的拓扑结构,输入端共用一颗开关器件和... 提出一种用于光伏发电系统前端功率变换的新型双极性输出直流-直流(direct current-direct current, DC-DC)变换器。根据电路拓扑优化组合的创新思路,该变换器融合了Zeta变换器和Buck-Boost变换器的拓扑结构,输入端共用一颗开关器件和一颗功率电感,正极性输出端采用Zeta变换器的输出侧电路结构,负极性输出端采用Buck-Boost变换器的输出侧电路结构。推演了该新型变换器拓扑的由来,并分析其在电感电流连续模式下的工作模态。对该变换器的电压增益、器件应力等稳态特性进行推导,并对主要器件进行参数设计和选型。基于PSIM软件进行仿真分析,所得仿真波形符合理论分析结果。研制了一台功率为1 kW,峰值效率为94.5%的硬件样机,实测样机工作波形与理论分析和仿真结果一致。研究结果表明该变换器具有结构简单、双极性输出、升降压、效率较高和适合于光伏发电应用的特点。 展开更多
关键词 DC-DC变换器 双极性输出 降压 光伏发电
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基于逆系统解耦的三电平Buck变换器反步滑模控制 被引量:1
18
作者 蒋经纬 陆益民 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期73-80,共8页
多电平变换器因其可以降低开关管承受的电压应力、减小滤波电感和滤波电容体积,被广泛应用在直流微电网中。三电平Buck变换器的飞跨电容电压和输出电压存在耦合,是一个多输入多输出、强耦合的非线性系统。针对这一问题,提出一种逆系统... 多电平变换器因其可以降低开关管承受的电压应力、减小滤波电感和滤波电容体积,被广泛应用在直流微电网中。三电平Buck变换器的飞跨电容电压和输出电压存在耦合,是一个多输入多输出、强耦合的非线性系统。针对这一问题,提出一种逆系统解耦反步滑模控制方法。采用逆系统方法实现输出电压控制和飞跨电容电压控制的解耦,采用反步滑模法控制保证输出电压的稳定性和鲁棒性,通过状态反馈控制将飞跨电容电压平衡在输入电压的1/2处。仿真和实验结果表明,所提控制策略能使得飞跨电容电压和输出电压均具有良好的稳态和动态特性。 展开更多
关键词 三电平buck变换器 多输入多输出系统 解耦控制 反步滑模控制
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利用参考电压注入的Buck变换器电感电容估计
19
作者 彭程 陈晨 +2 位作者 姜东升 闵闰 童乔凌 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期114-120,共7页
电路的元件参数,尤其是电感和电容值,严重影响着Buck变换器的控制性能。提出了一种参考电压脉冲注入法用于电感和电容的在线估计。为了提高Buck变换器中电感和电容值的估计精度,利用原稳态和新稳态构建满秩状态方程,在线推导算法所需寄... 电路的元件参数,尤其是电感和电容值,严重影响着Buck变换器的控制性能。提出了一种参考电压脉冲注入法用于电感和电容的在线估计。为了提高Buck变换器中电感和电容值的估计精度,利用原稳态和新稳态构建满秩状态方程,在线推导算法所需寄生参数和负载电阻。研究基于电感伏秒特性和电容电荷平衡特性的精确离散时间变换器模型,为元件参数估计奠定了基础。通过给参考电压注入短脉冲信号,并使用PID控制器对电路中的电感电流和输出电压进行调节,建立了用于参数估计的瞬态和新稳态。利用瞬态中采样的电压和电感电流估计电感和电容值,避免了稳态时的收敛问题。基于提出的平均电感电流估计算法,电流采样频率降低至开关频率。最后,在Matlab/Simulink平台上进行了仿真验证,结果表明:即使在考虑实际噪声的情况下,电感和电容值的最大估计误差分别小于2%和4.2%;相较于其他参数估计算法,参考电压脉冲注入方法的引入有效提高了参数辨识的估计精度,有助于Buck变换器系统控制性能的提升。 展开更多
关键词 buck变换器 参数估计 脉冲注入 电感 电容
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基于AWF-DPID控制的同步Buck变换器研究
20
作者 张磊 马家庆 +3 位作者 吴钦木 何志琴 陈昌盛 覃涛 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第7期103-108,共6页
针对当前各种电子设备不断发展对电源管理芯片的精度、速度等要求越来越高的趋势,提出一种基于模糊逻辑的反计算法抗饱和双环PID(AWF-DPID)控制策略,实现同步Buck变换器的恒压限流功能。在双环PID(DPID)的基础上,设计一个二维模糊控制器... 针对当前各种电子设备不断发展对电源管理芯片的精度、速度等要求越来越高的趋势,提出一种基于模糊逻辑的反计算法抗饱和双环PID(AWF-DPID)控制策略,实现同步Buck变换器的恒压限流功能。在双环PID(DPID)的基础上,设计一个二维模糊控制器,实时调整电压环输出参数,在电压环输出设计一个反算法抗积分饱和模块,从而调节Buck变换器的脉冲宽度,更高效精准地实现控制。变换器在10 kHz的频率下工作,给出变换器参数通过软件对不同控制策略进行仿真。结果表明,在实现恒压限流的相同控制目标下,AWF-DPID控制较其他控制响应更迅速、超调量更小稳态误差更小并且纹波系数更小;变输出指令下电压跟随性最好,有良好的动态特性。 展开更多
关键词 同步buck变换器 模糊控制 双环PID 反计算法抗饱和 电压纹波系数
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