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飞跨电容型三电平Buck变换器双闭环控制研究
1
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。
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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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职称材料
船用690 Vac基于飞跨电容三电平的Buck/Boost双向变换器的预充电控制策略
被引量:
1
2
作者
李维波
潘峻锋
+1 位作者
李柄宏
罗辑
《中国舰船研究》
CSCD
北大核心
2023年第3期250-258,共9页
[目的]针对基于飞跨电容三电平的船用690 Vac双向变换器,为使其能稳定启动并过渡到正常工作状态,必须对飞跨电容进行预充电,因此提出适应于飞跨电容三电平的基于单管控制的预充电策略。[方法]控制基于飞跨电容的三电平外管的通断,对飞...
[目的]针对基于飞跨电容三电平的船用690 Vac双向变换器,为使其能稳定启动并过渡到正常工作状态,必须对飞跨电容进行预充电,因此提出适应于飞跨电容三电平的基于单管控制的预充电策略。[方法]控制基于飞跨电容的三电平外管的通断,对飞跨电容进行高效、快速预充电控制。[结果]将预充电控制策略应用于690 Vac双向变换器,Buck模式于1 s,Boost模式于5 s内完成飞跨电容的预充电,预充电结束后飞跨电容电压保持为高压侧电压的一半,输入侧电容电压保持为输入侧电压。[结论]经过试验验证,所提出的基于飞跨电容的三电平外管通断控制的预充电策略可应用于690 Vac双向变换器装置,不需要外加预充电功率器件,既简化了拓扑,又确保飞跨电容的可靠、快速预充电。
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关键词
AC/DC
变换器
DC/DC
变换器
三
电平
飞
跨
电容
预充电
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职称材料
输入输出共地的Buck三电平变换器
被引量:
5
3
作者
薛雅丽
阮新波
《南京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2004年第3期364-368,共5页
输入输出共地的 Buck三电平变换器开关管的电压应力为输入电压的一半 ,采用交错控制方式 ,滤波电感最大可以减小为 Buck变换器的滤波电感的 1 / 4。本文详细分析了变换器的工作原理及该变换器的输入输出特性 ,并解决了飞跨电容电压的控...
输入输出共地的 Buck三电平变换器开关管的电压应力为输入电压的一半 ,采用交错控制方式 ,滤波电感最大可以减小为 Buck变换器的滤波电感的 1 / 4。本文详细分析了变换器的工作原理及该变换器的输入输出特性 ,并解决了飞跨电容电压的控制问题。文中给出了实验结果 ,验证该变换器以及确保飞跨电容电压为输入电压一半方法的可行性 ,并进行变换器的动态实验 。
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关键词
三
电平
变换器
飞
跨
电容
脉宽调制
交错控制
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职称材料
三相Buck型三电平AC/AC变换器
4
作者
叶欣
张友军
+1 位作者
张凯
范卫平
《现代电子技术》
北大核心
2018年第4期134-138,共5页
提出三相Buck型三电平AC/AC变换器的电路拓扑结构,研究其电路工作原理,并给出控制策略以实现输出电压和飞跨电容电压的联合控制。相比于两电平变换器,三相Buck型三电平AC/AC变换器的开关管数量加倍,并增加了3个飞跨电容,但各开关管的电...
提出三相Buck型三电平AC/AC变换器的电路拓扑结构,研究其电路工作原理,并给出控制策略以实现输出电压和飞跨电容电压的联合控制。相比于两电平变换器,三相Buck型三电平AC/AC变换器的开关管数量加倍,并增加了3个飞跨电容,但各开关管的电压应力均降低为原来的1 2,故适用于高输入电压大功率应用场合。仿真结果证明了三相Buck型三电平AC/AC变换器及其控制策略的可行性和理论分析的准确性。
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关键词
三
电平
AC/AC
变换器
三
相Buck型
拓扑结构
电压应力
飞
跨
电容
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职称材料
基于三电平斩波技术的车载变流器主电路设计
被引量:
3
5
作者
张小勇
张庆
+2 位作者
周峰武
饶沛南
周帅
《机车电传动》
北大核心
2019年第5期63-67,共5页
详细分析了三电平Buck变换器的工作原理及不同时段的等效电路,推导出滤波电感、输入电容和输出电容的理论计算公式,采用Saber软件对电路原理进行了仿真,通过设计1台工程样机进行试验测试,验证了理论分析及计算的正确性。
关键词
三
电平
斩波
变换器
车载变流器
滤波电感
电容
仿真
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职称材料
FAB1200:耳机放大器
6
《世界电子元器件》
2011年第8期27-27,共1页
飞兆半导体公司推出带有集成降压转换器的FAB1200立体声Class-G接地参考耳机放大器。FAB1200的特性是带有能够生成负电源电压的充电泵,可让耳机以接地居中(ground—centered)输出且无需电容器,可以省去多达两个外部电容器。器件使...
飞兆半导体公司推出带有集成降压转换器的FAB1200立体声Class-G接地参考耳机放大器。FAB1200的特性是带有能够生成负电源电压的充电泵,可让耳机以接地居中(ground—centered)输出且无需电容器,可以省去多达两个外部电容器。器件使用一个集成式感应降压调节器来直接连接电池,并基于输出信号电平来调节两个不同电平之间的供电电压,从而降低功耗。
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关键词
耳机放大器
飞
兆半导体公司
降压
转换器
信号
电平
电源电压
供电电压
电容
器
集成式
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职称材料
题名
飞跨电容型三电平Buck变换器双闭环控制研究
1
作者
韩锟
马晓慧
李蔚
机构
中南大学交通运输工程学院
出处
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第2期829-840,共12页
基金
广西科技重大专项资金资助项目(桂科AA20302010)。
文摘
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。
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
Keywords
flying capacitor three-level buck converter
decoupling control
model predictive control
optimal control law
active disturbance rejection control
分类号
TM46 [电气工程—电器]
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职称材料
题名
船用690 Vac基于飞跨电容三电平的Buck/Boost双向变换器的预充电控制策略
被引量:
1
2
作者
李维波
潘峻锋
李柄宏
罗辑
机构
武汉理工大学自动化学院
出处
《中国舰船研究》
CSCD
北大核心
2023年第3期250-258,共9页
基金
国家重点研发计划课题资助项目(2020YFB1506802)
国家自然科学基金面上项目资助(51977164)。
文摘
[目的]针对基于飞跨电容三电平的船用690 Vac双向变换器,为使其能稳定启动并过渡到正常工作状态,必须对飞跨电容进行预充电,因此提出适应于飞跨电容三电平的基于单管控制的预充电策略。[方法]控制基于飞跨电容的三电平外管的通断,对飞跨电容进行高效、快速预充电控制。[结果]将预充电控制策略应用于690 Vac双向变换器,Buck模式于1 s,Boost模式于5 s内完成飞跨电容的预充电,预充电结束后飞跨电容电压保持为高压侧电压的一半,输入侧电容电压保持为输入侧电压。[结论]经过试验验证,所提出的基于飞跨电容的三电平外管通断控制的预充电策略可应用于690 Vac双向变换器装置,不需要外加预充电功率器件,既简化了拓扑,又确保飞跨电容的可靠、快速预充电。
关键词
AC/DC
变换器
DC/DC
变换器
三
电平
飞
跨
电容
预充电
Keywords
AC/DC Converter
DC/DC converter
three-level
flying capacitor
pre-charge
分类号
U665.14 [交通运输工程—船舶及航道工程]
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职称材料
题名
输入输出共地的Buck三电平变换器
被引量:
5
3
作者
薛雅丽
阮新波
机构
南京航空航天大学自动化学院
出处
《南京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2004年第3期364-368,共5页
基金
国家自然科学基金 ( 5 0 1 770 1 3 )资助项目
台达电力电子科教发展基金资助项目
文摘
输入输出共地的 Buck三电平变换器开关管的电压应力为输入电压的一半 ,采用交错控制方式 ,滤波电感最大可以减小为 Buck变换器的滤波电感的 1 / 4。本文详细分析了变换器的工作原理及该变换器的输入输出特性 ,并解决了飞跨电容电压的控制问题。文中给出了实验结果 ,验证该变换器以及确保飞跨电容电压为输入电压一半方法的可行性 ,并进行变换器的动态实验 。
关键词
三
电平
变换器
飞
跨
电容
脉宽调制
交错控制
Keywords
three-level converter
flying capacitor
pulse-width-modulation
interleaving control
分类号
TM46 [电气工程—电器]
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职称材料
题名
三相Buck型三电平AC/AC变换器
4
作者
叶欣
张友军
张凯
范卫平
机构
苏州大学机电工程学院
出处
《现代电子技术》
北大核心
2018年第4期134-138,共5页
基金
国家自然科学基金(51477107)
中国博士后基金(2015M571805)
+3 种基金
江苏省博士后基金(1402107C)
江苏省光谱成像与智能感知重点实验室开放基金(3091601410407)
中央高校基本科研业务费专项资金南京理工大学近程高速目标探测技术国防重点学科实验室开放基金(30920130129625)
江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目(5731506915)~~
文摘
提出三相Buck型三电平AC/AC变换器的电路拓扑结构,研究其电路工作原理,并给出控制策略以实现输出电压和飞跨电容电压的联合控制。相比于两电平变换器,三相Buck型三电平AC/AC变换器的开关管数量加倍,并增加了3个飞跨电容,但各开关管的电压应力均降低为原来的1 2,故适用于高输入电压大功率应用场合。仿真结果证明了三相Buck型三电平AC/AC变换器及其控制策略的可行性和理论分析的准确性。
关键词
三
电平
AC/AC
变换器
三
相Buck型
拓扑结构
电压应力
飞
跨
电容
Keywords
three-level
AC/AC converter
three-phase Buck type
topological structure
voltage stress
flying capacitor
分类号
TN431.134 [电子电信—微电子学与固体电子学]
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职称材料
题名
基于三电平斩波技术的车载变流器主电路设计
被引量:
3
5
作者
张小勇
张庆
周峰武
饶沛南
周帅
机构
株洲中车时代电气股份有限公司
出处
《机车电传动》
北大核心
2019年第5期63-67,共5页
文摘
详细分析了三电平Buck变换器的工作原理及不同时段的等效电路,推导出滤波电感、输入电容和输出电容的理论计算公式,采用Saber软件对电路原理进行了仿真,通过设计1台工程样机进行试验测试,验证了理论分析及计算的正确性。
关键词
三
电平
斩波
变换器
车载变流器
滤波电感
电容
仿真
Keywords
three-level
chopper converter
vehicle-borne converter
filtering inductance
capacitance
simulation
分类号
TM46 [电气工程—电器]
U264.37 [机械工程—车辆工程]
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职称材料
题名
FAB1200:耳机放大器
6
出处
《世界电子元器件》
2011年第8期27-27,共1页
文摘
飞兆半导体公司推出带有集成降压转换器的FAB1200立体声Class-G接地参考耳机放大器。FAB1200的特性是带有能够生成负电源电压的充电泵,可让耳机以接地居中(ground—centered)输出且无需电容器,可以省去多达两个外部电容器。器件使用一个集成式感应降压调节器来直接连接电池,并基于输出信号电平来调节两个不同电平之间的供电电压,从而降低功耗。
关键词
耳机放大器
飞
兆半导体公司
降压
转换器
信号
电平
电源电压
供电电压
电容
器
集成式
分类号
TN643 [电子电信—电路与系统]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
飞跨电容型三电平Buck变换器双闭环控制研究
韩锟
马晓慧
李蔚
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
船用690 Vac基于飞跨电容三电平的Buck/Boost双向变换器的预充电控制策略
李维波
潘峻锋
李柄宏
罗辑
《中国舰船研究》
CSCD
北大核心
2023
1
在线阅读
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职称材料
3
输入输出共地的Buck三电平变换器
薛雅丽
阮新波
《南京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2004
5
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职称材料
4
三相Buck型三电平AC/AC变换器
叶欣
张友军
张凯
范卫平
《现代电子技术》
北大核心
2018
0
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职称材料
5
基于三电平斩波技术的车载变流器主电路设计
张小勇
张庆
周峰武
饶沛南
周帅
《机车电传动》
北大核心
2019
3
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职称材料
6
FAB1200:耳机放大器
《世界电子元器件》
2011
0
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职称材料
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