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电容电流模式Buck变换器的开环控制特性的动力学研究

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科学技术与工程 2017年第32期17卷 119-124页

作者：姚凯文吴志敏杨艳包伯成常州大学信息科学与工程学院常州213164

电容电流反馈控制是一种新颖的控制技术,尚未有文献开展电容电流模式开关功率变换器的开环控制特性动力学研究。通过对三种开关状态的描述和不同开关状态内的时域求解,建立了电容电流模式Buck变换器的具有两条切换边界的二维精确离散时... 详细信息

电容电流反馈控制是一种新颖的控制技术,尚未有文献开展电容电流模式开关功率变换器的开环控制特性动力学研究。通过对三种开关状态的描述和不同开关状态内的时域求解,建立了电容电流模式Buck变换器的具有两条切换边界的二维精确离散时间模型。利用分岔图和最大Lyapunov指数谱等分析方法,揭示了负载电阻变化时电容电流模式Buck变换器的开环动力学行为。结果说明:在不同的负载电阻下,该变换器运行在正常的周期振荡、非正常的次谐波振荡即混沌等状态,尤其在部分负载电阻时,电容电流模式控制器失控,输出电压不能正常调节。此外,建立了PSIM电路仿真模型,并研制了相应的硬件电路。仿真和实验捕捉的时域波形和相轨图有效地验证了理论分析的正确性。

关键词：电容电流控制 Buck变换器开环控制特性动力学分析

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光伏发电系统中三相逆变器不平衡控制的分析

电测与仪表 2015年第6期52卷 61-65,88页

作者：魏金成游芳郭筱瑛王嘉磊李清程华西华大学电气信息学院成都610039 攀枝花学院电气信息工程学院四川攀枝花617000 中国民用航空总局第二研究所信息公司成都610041

针对光伏发电系统中离网三相逆变器工作在不平衡负载时的特点,文中详细分析了离网三相逆变器的拓扑电路结构及其相应的控制方法。分析了三相三桥臂逆变器主电路拓扑结构,引入了电容电流瞬时值反馈控制,同时还对三相逆变器经LCL滤波后的... 详细信息

针对光伏发电系统中离网三相逆变器工作在不平衡负载时的特点,文中详细分析了离网三相逆变器的拓扑电路结构及其相应的控制方法。分析了三相三桥臂逆变器主电路拓扑结构,引入了电容电流瞬时值反馈控制,同时还对三相逆变器经LCL滤波后的输出三相电压进行独立控制。通过对每相输出的交流电压与参考电压进行PI运算后再与电容电流进行K运算产生控制开关管的SPWM脉冲波,从而实现三相逆变器输出电压平衡。建立Matlab/Simulink仿真模型,仿真分析表明,文中采用的控制方法,在三相负载严重不平衡情况下,输出的三相电压不平衡度低,且带非线性负载能力强,从而保证逆变器在带任意不平衡负载时仍能维持三相平衡的输出电压。

关键词：三相逆变器电容电流控制不平衡负载独立控制

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二次型Boost变换器的控制技术研究

二次型Boost变换器的控制技术研究

作者：黄影西南民族大学

学位级别：硕士

随着新能源技术的飞速发展,以及新能源应用领域的日益扩大,太阳能、燃料电池等新能源发电系统对DC-DC转换器的输入电压范围有了更高的要求。传统DC-DC转换器要在较大的输入电压范围内维持稳定,其占空比也必须在相对较大的范围内改变,导... 详细信息

随着新能源技术的飞速发展,以及新能源应用领域的日益扩大,太阳能、燃料电池等新能源发电系统对DC-DC转换器的输入电压范围有了更高的要求。传统DC-DC转换器要在较大的输入电压范围内维持稳定,其占空比也必须在相对较大的范围内改变,导致控制器设计复杂,系统稳定性较差等问题。二次型Boost变换器仅使用单个开关管即可实现与占空比成平方关系的电压增益,在同样的占空比范围内,比传统Boost变换器具有更宽的输入电压范围,从而降低了控制系统的设计难度。同时,新能源发电系统输出电压大范围的波动也对电路的负载瞬态响应速度提出了更高的要求。因此,研究具有快速负载瞬态响应速度的二次型Boost变换器控制技术具有重要意义。论文以二次型Boost变换器为研究对象,分析其在连续导电模式(continue conduction mode,CCM)下的工作原理,以及电压型(voltage mode,VM)控制二次型Boost变换器的工作原理。在此基础上,推导主电路的占空比表达式,并设计主电路参数。利用状态空间平均法,推导主电路的状态空间平均模型,建立VM控制二次型Boost变换器的小信号模型,得到其环路增益传递函数,基于Bode图进行频域分析。最后,搭建VM控制二次型Boost变换器的仿真电路和实验电路,通过仿真与实验结果分析VM控制二次型Boost变换器的负载瞬态响应速度。为提高二次型Boost变换器的负载瞬态响应速度,基于输出电容电流快速反应输出电流变化的特性,提出电容电流(capacitive current,CC)控制二次型Boost变换器。分析CC控制二次型Boost变换器的工作原理,建立其小信号模型,推导控制-输出环路增益传递函数,基于CC控制和VM控制二次型Boost变换器的控制-输出环路增益传递函数Bode图,对比分析CC控制和VM控制二次型Boost变换器的负载瞬态响应速度。最后,搭建CC控制二次型Boost变换器的仿真电路和实验电路,通过仿真和实验对理论分析得出的结论进行验证。为进一步提高二次型Boost变换器的负载瞬态响应速度,基于单周(one-cycle,OC)控制仅在一个开关周期内就能使开关变量的平均值精确地跟踪控制参考信号,提出电流型单周(current mode one-cycle,CM-OC)控制二次型Boost变换器。分析CM-OC控制二次型Boost变换器的电路结构与工作原理,建立其小信号模型,推导控制-输出环路增益传递函数,基于CC控制和CM-OC控制二次型Boost变换器的控制-输出环路增益传递函数Bode图,对比分析CC控制和CM-OC控制二次型Boost变换器的负载瞬态响应速度。最后,搭建CM-OC控制二次型Boost变换器的仿真电路,通过仿真对理论分析得出的结论进行验证。

关键词：二次型Boost变换器电压型控制电容电流控制电流型单周控制小信号模型负载瞬态响应速度

单电感双输出CCM Buck变换器输出交叉影响研究

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单电感双输出CCM Buck变换器输出交叉影响研究

作者：王瑶西南交通大学

学位级别：硕士

单电感双输出(Single-Inductor Dual-Output,SIDO)DC-DC变换器仅仅需要-个电感,可以独立控制两路电源的输出,为智能手机、平板电脑等需要两路及多路电源的电子产品提供了一个很好的解决方案,SIDO DC-DC变换器具有体积小、效率高和成本... 详细信息

单电感双输出(Single-Inductor Dual-Output,SIDO)DC-DC变换器仅仅需要-个电感,可以独立控制两路电源的输出,为智能手机、平板电脑等需要两路及多路电源的电子产品提供了一个很好的解决方案,SIDO DC-DC变换器具有体积小、效率高和成本低等优点而受到越来越多的关注。论文以SIDO CCM Buck变换器为研究对象,根据各支路开关管占空比的相对大小,详细介绍了三种工作时序下变换器的工作原理。采用时间平均等效电路方法,建立了直流稳态等效电路,分析了输出电流与工作时序的关系。基于交流小信号等效电路,得到了输出/控制传递函数、耦合传递函数、阻抗传递函数以及交叉影响传递函数,由此建立了SIDO CCM Buck变换器的小信号模型。基于该模型,建立了电压控制SIDO CCM Buck变换器的小信号模型,分析了不同负载参数时变换器输出支路间的交叉影响,研究结果表明：电压控制SIDO CCM Buck变换器在一条输出支路负载较轻时,对另一条输出支路的交叉影响较大,受另一条输出支路的交叉影响较小;而在一条输出支路负载较重时,对另一条输出支路的交叉影响较小,受另一条输出支路的交叉影响较大。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。基于电压控制SIDO CCM Buck变换器的小信号模型,建立了电容电流控制SIDO CCM Buck变换器的小信号模型。与电压控制SIDO CCM Buck变换器对比分析了输出支路间的交叉影响,由研究结果可知,相比于电压控制SIDO CCM Buck变换器,电容电流控制SIDO CCM Buck变换器减小了输出支路间的交叉影响,频域仿真和时域仿真验证了理论分析的正确性。此外,分析了不同负载参数时电容电流控制SIDO CCM Buck变换器输出支路间的交叉影响,分析结论与电压控制SIDO CCM Buck变换器一致。提出了输出电流控制SIDO CCM Buck变换器并建立其小信号模型。与电容电流控制SIDO CCM Buck变换器对比分析了输出支路间的交叉影响,结果表明：相比于电容电流控制SIDO CCM Buck变换器,输出电流控制SIDO CCM Buck变换器减小了输出支路间的交叉影响,频域仿真和时域仿真验证了理论分析的正确性。分析了不同负载参数时输出电流控制SIDO CCM Buck变换器输出支路间的交叉影响,并通过仿真结果验证了理论分析的正确性。

关键词：单电感双输出交叉影响电压控制电容电流控制输出电流控制

基于AC-DC-AC的异步电机系统积分反步和滑模控制

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微特电机 2020年第5期48卷 36-40页

作者：张晖鹏于海生刘旭东吴贺荣青岛大学青岛266071

为了实现基于AC-DC-AC的异步电机系统四象限运行、能量双向流动、网侧单位功率因数、直流母线电压可控,采用了积分反步与滑模控制。当负载转矩较大范围变化时,直流母线电压发生较大的波动,网侧子系统电流内环采用电容电流控制,直流母线... 详细信息

为了实现基于AC-DC-AC的异步电机系统四象限运行、能量双向流动、网侧单位功率因数、直流母线电压可控,采用了积分反步与滑模控制。当负载转矩较大范围变化时,直流母线电压发生较大的波动,网侧子系统电流内环采用电容电流控制,直流母线电压快速恢复恒定。针对起动时电压超调问题,提出电压软给定的方法,抑制了较大超调。针对负载转矩未知,采用滑模观测器。仿真结果表明,该方案下的系统性能较好。

关键词：交直交变换器异步电机系统积分反步控制滑模控制电容电流控制