Buck变换器

摘要： 在多环路恒定导通时间(COT)控制中,控制内环中电感电流和输出电压权重的配置影响变换器的瞬态性能。为了优化输出电容等效串联电阻较小时多环路COT控制Buck变换器的瞬态性能,本文首先分析了电感电流权重和输出电压权重对瞬态性能的影响;然后基于电容电荷平衡原理,通过时域分析分别导出了负载加载和减载时最优瞬态性能的电感电流权重;其次,给出了优化瞬态性能的权重配置策略。结果表明,采用最优权重配置时,多环路COT控制Buck变换器不存在欠阻尼振荡且具有最小的输出电压偏移量和最短的恢复时间。电路仿真和硬件电路实验验证了理论分析的正确性。

摘要： 由于BUCK变换器的非线性,多用模糊滑模对其控制,但传统模糊滑模控制器输出存在稳态误差,且滑模控制结构切换过快造成开关管损耗增加。基于此,在模糊滑模控制的基础上引入积分环节。滑模控制器输出控制率,模糊控制器柔化滑模控制器输出,削弱系统抖振。积分环节对模糊控制器输出和滑模控制器切换项输出之差进行积分,减小模糊滑模控制器输出的稳态误差,并使开关频率固定化,降低开关管损耗。仿真及实验结果表明,引入积分环节的模糊滑模控制器稳态误差降低,开关管开关频率固定,系统损耗得到有效降低。

摘要： 提出一种基于不连续控制的开关变换器指数稳定性分析方法,该方法不需对开关变换器的模型做近似处理就可判定开关变换器的指数稳定性。加入开关变换器的寄生参数后对其进行稳定性分析,使结果更加接近于系统实际工作情况,可以提高稳定性分析的可靠性。在判定开关变换器的指数稳定性基础上设计了一种电流连续导通模式CCM(continuous conduction mode)Buck变换器的不连续控制器。该控制器采用不连续反馈控制方式,该控制方法相比连续反馈控制方法更符合变换器的切换不连续特性。数值仿真表明了该控制方法的优越性能,电路实验验证了该控制方法的有效性。

摘要： 针对Buck型DC-DC变换器输出电压跟踪控制问题,提出了一种基于事件触发机制的有限时间控制方案;首先,将Buck变换器建模成一类反馈型非线性系统;然后,为能有效地避免通信资源的浪费,通过构造一种状态变换设计了一种事件触发机制;同时,利用反步法,设计了系统的状态反馈控制器,该控制器在事件触发时刻更新;然后,基于所设计的事件触发控制器,利用有限时间Lyapunov稳定性理论分析了系统的稳定性,并证明了所设计的控制方案不会发生Zeno现象;最后,通过Buck变换器仿真实例验证了所提出的事件触发控制方案的有效性,仿真结果表明了在所设计的控制方案下,Buck型DC-DC变换器的输出在有限时间内可以达到期望值,同时还能减少通信资源的浪费。

摘要： 针对目前用于电源的变换器电压增益低、功率管电压应力大、电气非隔离、控制复杂等问题,为满足煤矿AC127~1140 V供电电压等级,设计了一种矿用宽输入电压范围级联变换器,能够自适应AC70~1400 V电压输入。该变换器采用3路Buck变换器与LLC变换器串联方式提高变换器电压增益;采用电容串联分压方式降低功率管电压应力;Buck变换器采用输入电压前馈补偿降低输入电压波动影响,同时通过输出电压闭环PI调节以提高变换器稳定性;LLC变换器具有输入输出电气隔离性能,采用脉冲频率调制技术对输出电压进行闭环PI调节,再通过压控振荡器对功率管进行变频驱动,调节变换器谐振频率,从而稳定输出电压。仿真和实验结果表明,在输入电压为AC70~1400 V时,变换器负载效应在5%以内,输出电压偏离值在5%以内,满足MT/T 408-1995《煤矿用直流稳压电源》要求。

摘要： 无人驾驶船舶的服务器供电变换器在重载下容易引起输入滤波器谐振。分析了Buck变换器动态能量回馈引起谐振的作用机理,提出了一种基于全扰动观测补偿的电压振荡抑制策略。根据Buck变换器的输出电压、电感电流和占空比计算输入电压和负载电流的扰动量,并通过带通滤波器前馈到电流环中,改变Buck变换器在谐振频率附近的输入输出阻抗。利用Bode图和Nyquist图分析了观测扰动前馈补偿的稳定性。StarSim硬件在环实验表明,观测电压补偿产生了阻尼电流,提高了系统阻尼,减小了能量回馈作用,抑制了LC滤波器的电压振荡;观测电流补偿提高负载波动时的系统动态响应速度;全扰动补偿方法还减少了传感器数量。

摘要： 针对Buck变换器中电压收敛速度慢、抗负载干扰能力差的问题,提出了一种快速非奇异固定时间终端滑模控制方法。基于固定时间稳定理论,构造了一种新型固定时间滑模面和滑模趋近律,与传统固定时间控制方法相比提高了远离系统原点时的收敛速率,保证系统能在固定时间内稳定。结合Buck变换器电路模型设计了新型非奇异固定时间控制器,通过仿真和实验与传统固定时间控制方法和PI控制器进行对比,其结果验证了该方法的有效性。

摘要： 目前双向DC/DC变换器是电力储能系统的重要组成部分,而其中BUCK电路是其最基本的拓扑之一,交错并联技术指的是并联运行的各通道的控制信号频率相同,并且相位互相错开的运行模式。因此文章分析了交错并联BUCK变换器的工作过程,并且通过PSIM仿真对每相交错并联BUCK变换器进行了验证,结果表明,交错并联技术能减小输出电流纹波,并且有相数越多,越能降低纹波的效果,提高了变换器的效率。

摘要： 本文研究两重化Buck变换器的设计方法。在研究基本型Buck变换器的结构和参数计算方法后,得到两重化Buck变换器的结构和主要器件的参数计算方法。在此基础上,基于相同的输入输出设计要求,设计了基本型和两重化Buck变换器,并得到具体的器件参数。通过PLECS仿真软件进行仿真分析,对比了两者的电气性能。仿真结果表明,两重化Buck变化器输出电压和电流纹波小,电流高次谐波含量低,电气性能显著优于基本型Buck变换器。

摘要： 针对断续导通模式下的Buck变换器因负载参数敏感而引发的无预测性分岔现象,设计了一种以无源延时反馈控制为核心的改进无源控制方法。建立了Buck变换器在脉宽调制策略下的离散迭代映射数学模型,分析了非线性分岔行为的产生机理;以抑制强随机性分岔现象为目标,引入无源延时反馈控制策略,并替代传统比例积分矢量控制;为优化系统动态响应,提升系统波形质量,引入指数优化通道,形成改进无源反馈控制。通过MATLAB/Simulink仿真平台,搭建了Buck降压变换器物理拓扑仿真模型,验证分岔抑制情况,并设计不同工况进行多条件下的系统特性验证。仿真结果表明:改进无源反馈控制下的变换器系统既具备抑制分岔行为的抗扰能力,又可使系统输出波形质量佳的优质电能。

摘要： Superbuck变换器具有输入输出电流连续的特点,属于高阶变换器拓扑.当主电路参数选择不当的时候会引起变换器小信号模型中存在右半平面(RHP)零点,从而增加控制系统设计的难度.本文采用增加阻尼回路的方法,针对Superbuck电路拓扑提出了一种消除其模型中右半平面零点的阻尼参数设计方法,以此提高变换器的稳定性.本文分析了Superbuck电路的小信号模型,给出了变换器模型避免RHP零点时主电路参数匹配的条件.由于占空比过大时,参数的匹配条件难以满足.为此本文通过计算变换器加入阻尼回路之后的小信号模型,得到了在主电路参数确定情况下消除RHP零点的参数设计方法,从而降低了变换器内部谐振,放宽了参数设计的约束条件,由此简化了控制器设计,提高变换器的稳定性.本文通过模型计算和实验伯德图测定表明了理论分析的正确性.

摘要： 文章分析了Buck变换器动态工作原理,对Buck变换器的混杂动态过程进行建模.在建模过程中,用逻辑命题来表示Buck变换器工作过程中不同工作模态间的切换条件.利用逻辑命题与混合整数不等式的等效转换原则,把Buck变换器的切换条件转化为混合整数不等式.从而建立了Buck变换器的新型混杂模型.

摘要： 文章分析了Buck变换器动态工作原理,对Buck变换器的混杂动态过程进行建模.在建模过程中,用逻辑命题来表示Buck变换器工作过程中不同工作模态间的切换条件.利用逻辑命题与混合整数不等式的等效转换原则,把Buck变换器的切换条件转化为混合整数不等式.从而建立了Buck变换器的新型混杂模型.

摘要： 文章分析了Buck变换器动态工作原理,对Buck变换器的混杂动态过程进行建模.在建模过程中,用逻辑命题来表示Buck变换器工作过程中不同工作模态间的切换条件.利用逻辑命题与混合整数不等式的等效转换原则,把Buck变换器的切换条件转化为混合整数不等式.从而建立了Buck变换器的新型混杂模型.

摘要： 文章分析了Buck变换器动态工作原理,对Buck变换器的混杂动态过程进行建模.在建模过程中,用逻辑命题来表示Buck变换器工作过程中不同工作模态间的切换条件.利用逻辑命题与混合整数不等式的等效转换原则,把Buck变换器的切换条件转化为混合整数不等式.从而建立了Buck变换器的新型混杂模型.

摘要： 本文结合一类简化的非侵入式电容电流检测结构,提出了检测和被测支路二者的等效传递函数近似相匹配的设计思路,给出了参数设计条件并验证了其非侵入检测特性.以Buck变换器的电容电流检测为例,应用所提检测电路构建了电容电流滞环控制电路方案,稳态实验结果表明所提采样电路能够实现电解电容电流的高精度检测,负载的动态实验结果表明所构建滞环控制的快速负载动态调节能力.

摘要： 本文结合一类简化的非侵入式电容电流检测结构,提出了检测和被测支路二者的等效传递函数近似相匹配的设计思路,给出了参数设计条件并验证了其非侵入检测特性.以Buck变换器的电容电流检测为例,应用所提检测电路构建了电容电流滞环控制电路方案,稳态实验结果表明所提采样电路能够实现电解电容电流的高精度检测,负载的动态实验结果表明所构建滞环控制的快速负载动态调节能力.

摘要： 本文结合一类简化的非侵入式电容电流检测结构,提出了检测和被测支路二者的等效传递函数近似相匹配的设计思路,给出了参数设计条件并验证了其非侵入检测特性.以Buck变换器的电容电流检测为例,应用所提检测电路构建了电容电流滞环控制电路方案,稳态实验结果表明所提采样电路能够实现电解电容电流的高精度检测,负载的动态实验结果表明所构建滞环控制的快速负载动态调节能力.

摘要： 本文结合一类简化的非侵入式电容电流检测结构,提出了检测和被测支路二者的等效传递函数近似相匹配的设计思路,给出了参数设计条件并验证了其非侵入检测特性.以Buck变换器的电容电流检测为例,应用所提检测电路构建了电容电流滞环控制电路方案,稳态实验结果表明所提采样电路能够实现电解电容电流的高精度检测,负载的动态实验结果表明所构建滞环控制的快速负载动态调节能力.

摘要： 为了得到可模拟Buck变换器的分断电弧放电特性的最大等效电感,提高评估Buck变换器的内部本质安全性能的可靠性,通过分析Buck变换器的电感分断电弧放电特性,依据基于等效电流的等效简单电感电路及能量等效原理,推导得出Buck变换器分断电弧放电的等效电感表达式.对于给定电感的Buck变换器,分析了等效电感在整个动态范围内随输入电压Vi和负载电阻RL的变化关系,并指出全范围内的最大等效电感在输入电压最大及负载电阻最小时取得.仿真结果验证了理论分析的正确性.

摘要： 本发明提供了一种Buck+CLCL谐振变换器级联的DC/DC功率变换器拓扑结构，利用CLCL形式的拓扑结构取代了现有的Buck+LLC变换器中的半桥LLC结构，解决了其采用效率较低的Buck电路调压，而LLC被限制为定频，效率在重载及轻载下较低以及定频LLC设计时K值选取过大易造成ZVS丢失、参数设计困难的技术问题。尤其是采用对BUCK变换器的占空比固定，并对CLCL变换器的频率进行调整的方式时，能够使系统效率曲线在宽输入情况下大大改善。

摘要： 本发明公开了一种BUCK-BUCK-BOOST无桥变换器，包括输入交流电源、第二开关管、电感、第一二极管、第一开关管、负载、电容和第二二极管，所述第一开关管的源极分别与第二开关管的漏极、输入交流电源的一端连接，第一开关管的漏极分别与负载的一端、电容的一端、电感的一端连接，电感的另一端分别与第一二极管的阴极、第二开关管的源极连接，第二二极管的阳极分别与负载的另一端、电容的另一端连接，第二二极管的阴极与第一二极管的阳极、输入交流电源的另一端连接。本发明结构简单，效率高，控制电路容易实现，功率密度高，电路可靠性高，成本低。

摘要： 本发明公开了一种基于平均电流模的BUCK‑BOOST变换器及变换方法，变换器包括由第一开关管TG1、第二开关管BG1、第三开关管TG2和第四开关管BG2四个开关管及电感组成的H桥架构的主功率模块、电压外环误差放大器EA1、电流内环误差放大器EA2、电感电流采样模块、电压采样电路模块、电感电流过零比较器、锯齿波发生器、第一PWM比较器、第二PWM比较器、模式选择模块、逻辑控制模块及驱动模块。本变换器及其变换方法实现了BUCK‑BOOST双模控制的平滑切换，优化了开关顺序，实现了高效率与低EMI特性，并且一个采样电路便可实现逐周期限流与采样平均电感电流的功能，电路结构简单，降低了成本。

摘要： 本发明公开了一种低压高抗噪BUCK‑BOOST变换器及其变换方法，变换器包括由第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和电感构成的H桥电路、电压采样电路、误差放大器、锯齿波发生器、第一比较器、第二比较器、第一与门、第二与门、模式选择模块、逻辑控制模块和驱动模块，本发明解决了锯齿波幅度太小导致的抗噪能力不足的问题，而且控制电路简单，不需要增加额外的电路，非常适用于低压BUCK‑BOOST变换器的控制。

摘要： 一种基于开关电流积分器的纹波控制Buck变换器，属于模拟集成电路技术领域。本发明基于纹波注入技术，采样电感电流纹波叠加到反馈电压上，引入采样保持电路消除电感电流纹波的直流分量，提高输出电压的精度。在此基础上，开关电流积分器替代原架构中的固定带宽滤波器，有效提升了高工作频率时系统的响应速度，并在全频率范围内兼顾稳定性与响应速度。以全频率范围内环路稳定性作为设计基本准则，本文中设计的Buck变换器在高开关频率下响应速度得到了有效的提升。

摘要： 本发明属于集成电路领域与开关电源技术领域，具体来说是涉及一种基于双路径开关电流积分器的纹波控制Buck变换器。本发明基于纹波注入技术，采样基准电压和反馈电压之间的偏差电压，引入开关电流积分器对其放大并消除直流分量后叠加到反馈电压上，提高输出电压的精度。同时引入一条快速通路，将偏差电压直接叠加至基准上而不经过开关电流积分器，减小输出电压的下冲和过冲，并提升Buck变换器的瞬态响应速度。以全频率范围内环路稳定性作为设计基本准则，本文中设计的Buck变换器的输出电压精度和瞬态响应速度得到了有效的提升。

摘要： 本发明公开了基于扩张状态观测器的交错并联型Buck变换器非线性控制方法，电流内环采用微分平坦控制，依据系统的状态方程得到了开关控制律；电压外环采用全局快速终端滑模控制，根据滑动模态确定了各相电感电流参考值，并且滑模控制律中不含切换函数，降低了参数调整的难度，为进一步削弱滑模控制引起的抖振，采用扩张状态观测器对总扰动进行估计，并对总扰动进行补偿.本发明在保证系统的稳态输出及瞬态响应速度的同时，实现各相均流控制,采用扩张状态观测器对未知总扰动进行估计，使输出能够快速地跟随输出期望值。

摘要： 本发明公开了基于ESO的单电感双输出Buck变换器滑模解耦控制器设计方法，采用主路ESO估计负载扰动并补偿给反步滑模控制器BSMC，并结合改进型趋近律优化滑模的抖振问题和抗扰能力，以减少a支路受到支路间负载突变带来的影响；同时对b支路使用滑模自抗扰控制器SM‑ADRC进行独立控制，消除了b支路模型中支路耦合项与内外干扰组成的总扰动，同时进一步减少了b支路扰动对a支路的交叉影响。

摘要： 本发明公开了一种基于神经网络对Buck变换器中PID控制器参数的优化方法，包括：通过器件参数计算系统小信号模型，通过小信号模型计算PID参数稳定域，从PID参数稳定域中筛选PID参数值，以及输出电压，采用ITAE对输出电压进行误差评估得到真实ITAE值；基于预测ITAE值与真实ITAE值构建损失函数，通过损失函数采用贝叶斯正则化算法训练神经网络模型得到最终神经网络模型；通过遗传算法得到最小预测ITAE值对应PID参数作为最终PID参数。该方法能够对Buck变换器的负载波动具有良好的暂态性能和鲁棒性。本发明还提供了一种基于神经网络对Buck变换器中PID控制器参数的优化装置。

摘要： 本实用新型公开了一种BUCK-BUCK-BOOST无桥变换器，包括输入交流电源、第二开关管、电感、第一二极管、第一开关管、负载、电容和第二二极管，所述第一开关管的源极分别与第二开关管的漏极、输入交流电源的一端连接，第一开关管的漏极分别与负载的一端、电容的一端、电感的一端连接，电感的另一端分别与第一二极管的阴极、第二开关管的源极连接，第二二极管的阳极分别与负载的另一端、电容的另一端连接，第二二极管的阴极与第一二极管的阳极、输入交流电源的另一端连接。本实用新型结构简单，效率高，控制电路容易实现，功率密度高，电路可靠性高，成本低。