DC-CD变换器控制技术研究与实现

DC-DC变换器工作在额定负载时，输入电压会出现扰动。工作在额定输入电压时，负载电阻也会发生突变。为了实现宽电压输入，保证变换器具有较高的输入电压调整率和负载调整率，设计了自动切换与控制策略。根据Buck-Boost型DC-DC变换器的工作特点，计算出开关的导通与关断时间点，从而精确地控制开关动作。基于并行运算和组合逻辑，在Matlab中搭建了模型，并进行了仿真和试验验证。结果表明，提出的控制方法能够有效地克服负载电流突变和输入电压扰动对变换器性能的影响。     

正激式DC-DC同步控制双路输出变换器的研究

为了改善双路输出正激式DC-DC变换器交叉调整问题,提高电源在输出负载变化应用环境中的输出电压精度和动态性能,设计一种双路同步控制策略,计算并比较两路负载输出功率判定主路与辅路,主路采用闭环PID控制策略,辅路采用改进的滞环电流控制策略,同时调整开关管的占空比。应用提出的控制策略,在MATLAB/Simulink中模拟变换器的工作过程并制作样机,仿真和实验结果均表明,输出负载变化时主辅路均具有较高的输出电压精度,改善了交叉调整率,验证了控制策略的可行性。     

一种新型双环控制并联均流稳压电路

航天器多路输出DC DC变换器非主控输出电路常采用线性稳压器进行二次稳压调整，以确保非主控输出电压的稳定度和调整率满足负载使用要求.当变换器非主控输出电路电流大于线性稳压器额定工作电流时，常规下垂法并联均流扩容方式往往导致输出电压稳定度和调整率较差.为了解决该问题，本文在传统下垂法的基础上提出一种新型双环控制并联均流稳压电路，采用电压和电流双环控制方法，在保证了均流度的前提下，提升了变换器非主控输出电压的稳定度以及调整率.     

Buck-Boost变换器工作模式及控制策略的研究

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-Boost DC-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。     

DC-DC电力变换器设计与实现

DC-DC是将不可调的直流电压转变为可调或固定的直流电压,是一个用开关调节方式控制电能的变换电路,这种技术被广泛应用于各种开关电源、直流调速、燃料电池、太阳能供电和分布式电源系统中。上个世纪,随着功率开关器件的发展,变换器拓扑和变换技术已经取得了很大的成就,并且已经发展到一个相当高的水平。在DC-DC变换器的演化过程中,离不开各种直流变换技术,各种新技术的产生和发展很大程度上影响了变换器拓扑的演化。本课题的目的是设计一种DC-DC电力变换器,其可将一种直流电变换为另一种形式直流电,并利用MC9S08DZ60单片机对其进行控制,主要对电压、电流实现变换,它在可再生能源、电力系统、交通、航天航空、计算机和通讯、家用电器、国防军工、工业控制等领域有广泛的应用。     

一种新型大功率升降压变换器及控制方法

现有的升降压拓扑中双管级联变换器最符合高效大功率场合的使用要求,但如果工作模式标准选择不当,串联结构和Boost电路的非线性直流增益很容易在升降压转换过程中产生严重的振荡。本文提出了一种新颖的大功率IPOSBHB变换器,阐述了其电路结构及基本关系,建立了降压模式和升压模式下的开环小信号模型,设计了载波平移的组合控制方法,分析了升降压模式切换时传递函数的不一致性、占空比的不连续性和输入电压的扰动对变换器输出特性的影响,并给出了补偿措施。本文提出的载波平移组合控制策略和补偿方法很容易实现稳态时的高效控制和升降压模式切换时的平滑过渡,同时降低了输入电压扰动的不利影响。通过一台15 k W样机对本文提出的理论加以验证。     

基于Z网络的升降压DC/DC变换器

基本的非隔离型升降压电路存在由二极管反向恢复带来的短路环问题.设计了一种基于Z网络的升降压DC/DC变换器,从电路结构上避免了短路环的存在,分析了Z网络和变换器的初始态阶跃响应,并设计了预充电电路,消除了变换器启动时的电压和电流尖峰,讨论了工作在电感电流连续模式(CCM, Current Continuous Mode)下的3种开关模态并分析了其工作原理,依照效率最优原则对升压和降压模式的开关模态进行简化,从而优化了变换器的控制方法,提出了一种通过合理选择电感电流纹波系数确保变换器工作在CCM模式下的方法,给出了各元器件的设计规则,并通过仿真和实验加以验证,结果与理论分析相吻合.      

基于自适应二阶终端滑模的SRM直接转矩控制

传统的直接转矩控制（DTC）可以在一定程度上减小开关磁阻电机（SRM）的转矩脉动,但是在换相区的转矩脉动抑制效果较差,并且传统的PI控制存在超调量大、鲁棒性差、抗负载扰动能力有限的缺点。因此,设计了基于负载转矩变化率自适应估计的二阶终端滑模转速控制器,在有限时间内使得系统状态迅速收敛到平衡点,实现无需已知扰动上界快速输出给定转矩。此外,对传统的扇区规则进行改进以优化电压矢量的选取,减少由于换相产生的转矩脉动。仿真和实验结果表明:改进后的DTC系统拥有良好的调速控制性能,抗干扰能力强,鲁棒性好,能进一步减少转矩脉动。      

Boost电路开关瞬间电压尖峰产生机理及抑制方法

Boost变换器常用作两级式逆变器的前级升压电路，由于电路中寄生参数的存在，开关瞬间输出电压叠加有瞬态尖峰，降低了波形质量，甚至影响逆变器的正常工作。为了抑制直流环节电压尖峰，研究了Boost电路开关瞬态过程，针对瞬态电路开关特性和开关器件工作状态，建立了基于金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和肖特基二极管（SBD）的换流单元的解析模型，进一步分析了不同寄生参数对开关瞬态电流特性的影响，以及导致电压尖峰的机理等。仿真分析了寄生参数与输出电压尖峰大小的关系，提出了“减缓开关速度”和“降低输出端寄生电感”2种从源头抑制输出电压尖峰的方法。仿真和实验表明，这2种抑制方法能够有效减小电压尖峰，提高Boost电路的输出电压性能。      

功率级无刷直流电动机四象限运行模拟器设计

针对无刷直流电动机（BLDCM）驱动控制器在研发过程中全工况测试困难、测试成本高和研发周期长的问题，提出了一种采用分区间采样和解算方法的、具有四象限运行能力的功率级（PHIL）无刷直流电动机模拟器，替代实物电动机和机械负载装置完成对两两导通控制方式下无刷直流电动机驱动控制器的各项性能测试与可靠性试验。该模拟器由实时仿真器、电动机模拟变换器和多级式双向变换器3部分组成，实时仿真器负责采集被测电动机驱动控制器输出的PWM电压，实时解算电动机模型得到三相电流指令，控制电动机模拟变换器生成三相电流，多级式双向变换器负责维持模拟器输入、输出间的能量平衡关系，从而实现对四象限运行时无刷直流电动机的功率级模拟。实验结果表明:所提出的功率级无刷直流电动机模拟器模拟精度高、实时性好、测试灵活，能够有效替代实物电动机和机械负载装置，满足电动机驱动控制器的测试需求。      

用一般脉宽调制器构造的变频式脉宽调制器

提出为直流变换器增加一个控制变量的概念,以弥补现行直流变换器只有一个调节变量引起的一些缺陷.本文选定的控制变量是直流变换器的运行频率f,将它与一次电源电压V联系起来,使f随V上升按预设的规律下降,以解决直流变换器以固定频率运行时这种情况下出现的许多问题,如开关管发热加剧等.实现这一设想的主要问题是将一般脉宽调制器构造成变频式脉宽调制器.现以脉宽调制器1842/3/4/5(简记为184X)和1842A/3A/4A/5A(简记为184XA)为例,给出了将它构造成变频式脉宽调制器的方法,示出了可实现的变频特性.设计了两个将一次电源电压转换为变频式脉宽调制器输入电压的线性转换电路,推导了计算这些电路中各元件参数的表达式.实验结果与设计一致.     

混合厚膜直流-直流变换器加速寿命试验和可靠性评估

提出了一种混合厚膜直流-直流(DC-DC)变换器单步进应力加速寿命试验方法。以三种混合厚膜DC-DC变换器为样品,采用提高环境温度并按定时截尾方式进行加速寿命试验,可以在相对短的时间内完成样品的可靠性评估。通过分析失效样品,能够识别设计和制造缺陷,为改进提供依据,最终为混合厚膜DC-DC变换器通过可靠性鉴定并实现航天应用奠定一些基础。     

高效率负反馈交流稳压器

采用负反馈方式达到高效率的交流稳压器已经实现。这种设备用在交流电源上具有优良的调整率和相当大的输出功率。如采用一特殊电路,更容易使实际效率高达95%,而电压调整率达到0.02%。这种典型的交流稳压器已制出,如图8所示,当输入的电源电压Vin在115伏到140伏(有效值)之间变化时,在137欧的负载电阻上,输出50赫兹111伏(有效值)的交流电压,其输出功率为90瓦。当输入的电源电压在下限时,稳压器的总效率为96.5%;当输入的电源电压在上限时,稳压器的总效率下降到79.3%,平均效率为88%。输入电压波动25伏时,输出电压仅变化0.1伏(有效值),所以得到的调整率为0.4%。这种线路除了作为稳压器用在电视机、电冰箱和小电机等设备上外,还可作为一种控制部件用在其他许多设备上,如调温器、调速器等。     

交直流电压转换标准的研制

介绍了实现交直流电压有效值测量的多种方式,分析了多元热电变换器产生交直流转换差的多种原因,说明了能够输出100mV热电势的多元热电变换器的研制方法,解决了其中一系列的关键问题。其中采用热偶过渡结构降低了端部效应的影响;采用回线加热结构及适当增加热偶对数和输入电流,使输出电压得到大幅提高,降低了灵敏度引入的不确定度;将计算机作为测试过程的控制和运算的中心,进一步提高了多元热电变换器的测量准确度。比对实验的结果表明：所研制的多元热电变换器的测量不确定度在10^-6量级（k=2）。     

无人机舵面负载模拟系统的小脑模型控制

为解决无人机舵面负载模拟系统中非线性和多余力矩扰动问题,利用小脑模型神经网络非线性逼近能力强、结构简单、适于实时控制等特点,采用小脑模型和传统PD(Proportional-Derivative)控制结合的复合控制策略,由小脑模型实现前馈控制,PD控制实现反馈控制,以保证在系统运行各阶段的控制精度.分析讨论了复合控制的不稳定性问题,研究了基于可信度分配和学习率自适应调整的改进型小脑模型的应用情况,提出一种适用于单输入单输出系统的简化小脑模型复合控制设计方法.仿真结果表明该方法有效地解决了小脑模型和PD复合控制的不稳定问题,改善了系统动态加载性能,并具有很好的抗干扰性能.     

有源箝位ZVS-PWM开关变换器的分析研究

有源箝位 ZVS- PWM开关变换器较硬开关 PWM变换器有很大的优点 ,可以改进高频电源的设计 ,改善它的性能。分析有源箝位 ZVS- PWM开关变换器的稳态工作原理以及应用于卫星电源设计的可行性     

铂电阻温度变送器自动化测试系统研究与应用

为提升铂电阻温度变送器测试效率,设计铂电阻温度变送器自动化测试系统。系统采用模块化设计,上位机通过LAN接口与主控制器Agilent 34980A相连,实现测试数据传输与接口控制。通过复用开关及转接组合模块设计实现与多路变换器的连接。利用Agilent 34980A内部6位半数字万用表确保精确测量产品。高精度信号模拟源Fluke 525B为铂电阻温度变换器提供稳定、高精度输入。软件采用人机交互设计,具有数据显示、保存和处理等功能。该系统可按设定流程自动加电测试,实现了铂电阻温度变送器全自动测试。     

多电飞机电气负载引起的电磁干扰

多电飞机(MEA)电气系统越来越大量地采用电子变换器,使得电气系统内和系统间的电磁干扰(EMI)问题变得非常严重.基于MEA电气负载特性,将电气负载分为整流类、斩波类和逆变类,建模和仿真这3类主要电气负载在稳态和突加工作情况下的传导EMI电流,并对逆变类负载的EMI特性进行了实验验证.结果表明:负载对电源侧的EMI集中在电力电子器件开关频率及其倍频邻域;斩波环节后端连接的大功率电气负载的突加使电源线传导EMI特性发生明显变化,主要体现在幅度频谱极值所对应的频率上.研究结果对独立电气系统的EMI识别及滤波器设计具有指导意义.      

直流电源输出端耦合的高频分量测试方法

针对直流电源输出直流电压中与变换器开关频率相同的高频交流电压分量的测量难题,介绍了一种基于数字示波器的测量方法,重点通过改善被测电源供电、示波器探头选择与连接、研究分析示波器操作设置等方式,解决了测量过程中受低频干扰和噪声影响而难以获得稳定高频交流电压波形或量值的问题,实现了高复现性的高频交流电压小信号测量,并对该方法的测量不确定度进行了分析与评定。     

非线性解耦中的参数扰动

本文讨论了非线性系统参数扰动对输入输出解耦的影响。通过对一类参数扰动进行刻画,得到了这类参数扰动下,静态反馈闭环系统仍保持无交互控制,且输出不受影响的充要条件,然后讨论了系统同时存在输入扰动时干扰解耦问题可解的条件。