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带感性负载的buck-boost变换器的非线性行为分析及优化控制

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电测与仪表 2024年第4期61卷 184-191页

作者：龚仁喜彭维玉王保平黎洛琦王奇广西大学电气工程学院南宁530004

buck-boost变换器在某些参数发生变化时会呈现出丰富的非线性行为,这些行为将严重影响系统的稳定性,使得系统输出的电能质量劣化。文章基于实际变换器的负载特性,深入研究了感性阻抗负载下buck-boost变换器的非线性行为产生机理,提出了... 详细信息

buck-boost变换器在某些参数发生变化时会呈现出丰富的非线性行为,这些行为将严重影响系统的稳定性,使得系统输出的电能质量劣化。文章基于实际变换器的负载特性,深入研究了感性阻抗负载下buck-boost变换器的非线性行为产生机理,提出了一种对数延迟反馈控制方法。该方法选取系统的输出延迟值与自身的值作差形成反馈信号;将该信号通过比例环节、求和环节和对数环节形成控制信号,以负反馈的形式施加于系统;最后基于稳定判据确定最优控制参数并对系统实施控制。为验证该方法的有效性,进行了大量的仿真实验,结果表明该方法能很好地抑制系统的非线性行为,扩展其稳定边界,改善系统输出的电能质量。

关键词： buck-boost变换器非线性行为感性阻抗负载对数延迟反馈

宽范围双输出buck-boost变换器设计与分析

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电源学报 2024年

作者：房绪鹏朱存良张允续黄乐玉山东科技大学电气与自动化工程学院

为了解决单电感双输出buck-boost变换器输出电压范围较小的问题，本文引入了一种二次型单元结构，将电压增益升高Di/(1-Di)倍，显著拓宽了电压范围。根据供能电感的工作状态，变换器的供能模式可分为四种，完全电感供能模式(CISM)、不... 详细信息

为了解决单电感双输出buck-boost变换器输出电压范围较小的问题，本文引入了一种二次型单元结构，将电压增益升高Di/(1-Di)倍，显著拓宽了电压范围。根据供能电感的工作状态，变换器的供能模式可分为四种，完全电感供能模式(CISM)、不完全电感供能模式(IISM)、双支路供能模式(DSM)和单支路供能模式(SSM)，计算得到了四种供能模式的电压增益、纹波电压及各模式间的临界电感值。变换器具有升压、降压、升降压和等压四种输出状态，推导出了各状态的占空比条件。最后，对变换器的4种供能模式和4种输出状态进行了实验，证明理论分析正确，变换器性能可靠。

关键词：双输出 buck-boost变换器供能模式纹波电压

基于开关流图法的buck-boost变换器小信号建模分析

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集成电路应用 2024年第4期41卷 36-38页

作者：穆向阳贾付森魏思梦王琦西安石油大学电子工程学院陕西710065

阐述buck-boost变换器具有输出纹波低,电压可控等优点,广泛应用于新能源汽车电池发电、直流微电网。建立小信号模型有利于对电路系统主电路的控制和控制回路的设计。分析buck-boost变换器,利用开关流图法和信号支路的模型建立变换器的流... 详细信息

阐述buck-boost变换器具有输出纹波低,电压可控等优点,广泛应用于新能源汽车电池发电、直流微电网。建立小信号模型有利于对电路系统主电路的控制和控制回路的设计。分析buck-boost变换器,利用开关流图法和信号支路的模型建立变换器的流图,从而推导出变换器的小型号模型。

关键词： buck-boost变换器支路模型开关流图法小信号模型

buck-boost变换器PI+PBC控制器参数的多目标优化

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电力系统及其自动化学报 2022年第11期34卷 84-91,99页

作者：王路王久和赵燕李建国张雅静北京信息科技大学自动化学院北京100192 燕京理工学院信息科学与技术学院三河065201

针对buck-boost变换器的PI+PBC(passivity-based control)控制器多个参数难以确定的问题,提出采用非支配排序遗传算法Ⅲ即NSGA-Ⅲ(non-dominated sorting genetic algorithmⅢ)算法进行参数多目标优化,可使变换器获得良好的动、静态性... 详细信息

针对buck-boost变换器的PI+PBC(passivity-based control)控制器多个参数难以确定的问题,提出采用非支配排序遗传算法Ⅲ即NSGA-Ⅲ(non-dominated sorting genetic algorithmⅢ)算法进行参数多目标优化,可使变换器获得良好的动、静态性能。首先,建立buck-boost变换器的欧拉-拉格朗日EL(Euler-Lagrange)模型,设计PI控制与无源控制相结合的控制器;选用时间乘绝对误差积分、输出电压的超调量、电感电流的超调量作为目标函数,注入阻尼、比例系数及积分系数这3个参数作为约束条件,建立参数优化模型。然后,采用NSGA-Ⅲ算法对参数优化模型进行了多目标优化,并与NSGA-Ⅱ算法、PESA-Ⅱ(Pareto envelope based selection algorithmⅡ)算法进行比较,用Hyper-volume指标来评价各解集质量。最后,仿真结果表明,NSGA-Ⅲ算法收敛性与分布性都优于NSGA-Ⅱ和PESA-Ⅱ算法,可使变换器获得好的动态和静态性能。

关键词： buck-boost变换器 PI控制无源控制非支配排序遗传算法Ⅲ Hyper-volume指标

buck-boost变换器内部分断放电引燃能力及评价方法

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西安科技大学学报 2022年第1期42卷 160-167页

作者：赵永秀晏铭王骑西安科技大学电气与控制工程学院陕西西安710054

探究buck-boost变换器分断放电引燃能力及评价方法对促进本安电源在危险环境的推广应用具有重要的理论指导意义。分析buck-boost变换器的工作模态与不同开关状态的等效电路,得出其内部分断最危险工况;在此工况下探究其分断放电电压、电... 详细信息

探究buck-boost变换器分断放电引燃能力及评价方法对促进本安电源在危险环境的推广应用具有重要的理论指导意义。分析buck-boost变换器的工作模态与不同开关状态的等效电路,得出其内部分断最危险工况;在此工况下探究其分断放电电压、电流及功率极限值,并结合纯电阻电路与简单电感电路临界点燃曲线,推导出通过临界引燃功率与能量描述buck-boost变换器内部分断放电引燃能力的数学表达式及评价方法,指出仅当电弧功率极限值与电感储能分别小于临界引燃功率与临界引燃电感储能时,该变换器为内部本质安全。通过爆炸性试验评价证明所提出的buck-boost变换器内部分断放电引燃能力评价方法的可行性与可靠性。

关键词： buck-boost变换器内部分断放电引燃能力评价方法

buck-boost变换器的能量传输模式及输出纹波电压分析

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电子学报 2007年第5期35卷 838-843页

作者：刘树林刘健钟久明西安科技大学电气与控制工程学院陕西西安710054

根据电感电流最小值与输出电流的比较,将buck-boost变换器的能量传输模式(ETM)分为完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM),得出了CISM和IISM的临界条件和临界电感.将电感电流最小值与零和输出电流进行比较,得出buck-boost... 详细信息

根据电感电流最小值与输出电流的比较,将buck-boost变换器的能量传输模式(ETM)分为完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM),得出了CISM和IISM的临界条件和临界电感.将电感电流最小值与零和输出电流进行比较,得出buck-boost变换器存在三种工作模式,即CISM、不完全电感供能且连续导电模式(IISM-CCM)和不完全电感供能且不连续导电模式(IISM-DCM).推导出了变换器工作于三种模式时的输出纹波电压表示式,指出对于给定负载、电容和开关频率的buck-boost变换器,CISM的输出纹波电压最小且与电感无关,而IISM-CCM和IISM-DCM的输出纹波电压较大且随电感减小而增大.CISM和IISM的临界电感即为使得变换器的输出纹波电压最低的最小电感.文中给出实例,实验结果与理论分析一致,但因未考虑器件参数输出纹波电压略高于理论分析值,实验结果验证了理论分析的正确性.

关键词： buck-boost变换器能量传输模式临界电感输出纹波电压

buck-boost变换器线性与非线性复合控制

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电机与控制学报 2014年第11期18卷 106-111页

作者：刘晓东葛玲方炜刘雁飞安徽工业大学电力电子与电力传动重点实验室安徽马鞍山243002 皇后大学电子与计算机工程系

针对一类buck-boost变换器,提出一种线性与非线性复合控制算法。在负载电流发生大的阶跃变化时,使用非线性电容电荷平衡控制算法,保证动态过程中输出电容上的放电量和充电量相等,并使动态过程中电容充放电量最少,在相应的时间点来控制... 详细信息

针对一类buck-boost变换器,提出一种线性与非线性复合控制算法。在负载电流发生大的阶跃变化时,使用非线性电容电荷平衡控制算法,保证动态过程中输出电容上的放电量和充电量相等,并使动态过程中电容充放电量最少,在相应的时间点来控制开关管的动作,使buck-boost变换器快速恢复到稳态,从而优化动态性能的目的;在变换器处于稳定工作状态时,采用常规的线性电压模式控制。本文给出了非线性电容电荷平衡控制算法的详细计算公式,并利用FPGA数字控制平台实现所提的控制算法。最后的仿真实验和样机实验,验证了所提的线性与非线性复合控制算法能够提高buck-boost变换器的动态性能。

关键词： buck-boost变换器电容充放电平衡非线性控制动态性能

buck-boost变换器工作模式及控制策略的研究

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宇航计测技术 2022年第2期42卷 85-89,94页

作者：张婷刘亚强王祖良张善文西京学院信息工程学院西安710123 北京安达维尔科技股份有限公司北京101300

DC-DC变换器是实现电气系统电能变换和传输的重要设备,具有加速平稳、响应速度快的特点,但在具体使用环境下,变换器负载变化将对其性能造成极大影响。以buck-boostDC-DC变换器为例,分析了变换器的工作过程和工作模式,针对完全电感供能模... 详细信息

DC-DC变换器是实现电气系统电能变换和传输的重要设备,具有加速平稳、响应速度快的特点,但在具体使用环境下,变换器负载变化将对其性能造成极大影响。以buck-boostDC-DC变换器为例,分析了变换器的工作过程和工作模式,针对完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM),分别提出了对应的控制策略,系统自动判别负载变化情况,实现对输出电压的快速调节,使其始终稳定在期望值。对不同模式下的控制策略进行仿真,结果验证了所提出的控制策略能很好地改善buck-boost型DC-DC变换器的超调量、调节时间等动态性能。

关键词： buck-boost变换器工作模式控制策略调节时间

具有高增益低输出电流纹波的buck-boost变换器

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辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2022年第4期41卷 372-378页

作者：李梦娇彭继慎孙瑄瑨辽宁工程技术大学电气与控制工程学院辽宁葫芦岛125105

为提升buck-boost变换器的电压增益,减小输出电流脉动,采用拓扑组合的方法,在buck-boost变换器的基础上,加入电容-二极管-电感结构,实现低输出电流纹波特性,同时引入耦合电感升压结构来提高变换器的电压增益,构成一种具有低输出电流纹... 详细信息

为提升buck-boost变换器的电压增益,减小输出电流脉动,采用拓扑组合的方法,在buck-boost变换器的基础上,加入电容-二极管-电感结构,实现低输出电流纹波特性,同时引入耦合电感升压结构来提高变换器的电压增益,构成一种具有低输出电流纹波的高增益buck-boost变换器.在耦合电感等效变压器模型的基础上,分析变换器主要工作原理和工作性能.通过仿真和实验搭建了一台150W的样机验证理论分析的正确性.研究结果表明:所提变换器具有较高的电压增益和较低的开关管电压应力,输出电流具有非常低的电流纹波,可适用于低纹波输出场合.

关键词： buck-boost变换器电压增益低输出电流纹波耦合电感电压应力