针对具有非最小相位特性的单电感双输出Buck-Boost变换器(SIDO Buck-Boost)输出两支路存在严重的交叉影响、控制困难以及系统暂态性能差等问题,提出一种基于扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的主路微分平坦控制(differentia...针对具有非最小相位特性的单电感双输出Buck-Boost变换器(SIDO Buck-Boost)输出两支路存在严重的交叉影响、控制困难以及系统暂态性能差等问题,提出一种基于扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的主路微分平坦控制(differential flatness based control,DFBC)和支路改进双闭环自抗扰控制(active disturbance rejection controller,ADRC)的控制策略.首先,根据主路微分平坦理论,在主路控制中设计微分平坦控制器,并对微分平坦系统进行误差反馈;设计ESO对主路的扰动项进行观测,将观测后的状态量反馈到微分平坦控制器中.其次,针对支路存在耦合以及右半平面零点的问题,设计改进型双闭环ADRC进行系统解耦,其中,电流内环选取基于模型补偿和前馈补偿的ADRC,电压外环选取普通ADRC,然后,利用Lyapunov理论证明系统的稳定性.最后,在Matlab/Simulink平台中搭建了仿真模型,并基于HIL搭建了实验平台.仿真及实验结果表明:所提控制策略减小了输出两支路之间的交叉影响,解决了非最小相位系统控制困难的问题,提高了系统的暂态响应性能.展开更多
为解决电压型控制伪连续导电模式(pseudo continuous conductionmode, PCCM)单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO) Buck变换器输出支路存在交叉影响、负载瞬态响应慢等问题,提出一种输出支路无交叉影响、负载瞬态响应速度快...为解决电压型控制伪连续导电模式(pseudo continuous conductionmode, PCCM)单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO) Buck变换器输出支路存在交叉影响、负载瞬态响应慢等问题,提出一种输出支路无交叉影响、负载瞬态响应速度快的V2控制PCCM SIDO Buck变换器技术。首先,阐述V2控制PCCM SIDO Buck变换器的基本工作过程,建立实际电路参数下V2控制和电压型控制PCCM SIDO Buck变换器的小信号模型,利用波特图对比分析2种控制方法的负载瞬态性能和交叉影响特性;然后,建立V2控制PCCM SIDO Buck变换器的采样数据模型,通过对平衡点处的雅克比矩阵及其特征值进行分析,得到电路参数变化时变换器的状态区域分布图,为电路参数的设计提供理论指导;最后,搭建实验平台,并验证所提理论的正确性。理论和实验结果表明,相较于电压型控制,V2控制PCCM SIDO Buck变换器的输出支路间交叉影响为零,且负载瞬态响应速度更快。展开更多
以工作于电感电流连续导电模式(continuous conductionmode, CCM)的单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO)Boost变换器为研究对象,提出恒定谷值电流型(fixed valley current mode,FVCM)变频控制技术。详细分析FVCM变频控制CCM...以工作于电感电流连续导电模式(continuous conductionmode, CCM)的单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO)Boost变换器为研究对象,提出恒定谷值电流型(fixed valley current mode,FVCM)变频控制技术。详细分析FVCM变频控制CCMSIDOBoost变换器的工作原理及工作时序,得到开关频率与主电路参数以及谷值电流参考值的关系式。采用时间平均等效电路建模方法,推导CCM SIDO Boost变换器的控制–输出、控制–电感电流、交叉影响阻抗等传递函数。建立FVCM变频控制CCMSIDO Boost变换器的小信号模型,计算闭环输出阻抗和交叉影响阻抗传递函数,并从负载瞬态性能和交叉影响特性两方面,与传统的共模–差模电压型控制进行对比分析。研究结果表明:与共模–差模电压型控制相比,FVCM变频控制提高了CCMSIDOBoost变换器的瞬态响应速度,抑制了输出支路间的交叉影响。最后,通过仿真和实验验证理论分析的正确性。展开更多
文摘针对具有非最小相位特性的单电感双输出Buck-Boost变换器(SIDO Buck-Boost)输出两支路存在严重的交叉影响、控制困难以及系统暂态性能差等问题,提出一种基于扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的主路微分平坦控制(differential flatness based control,DFBC)和支路改进双闭环自抗扰控制(active disturbance rejection controller,ADRC)的控制策略.首先,根据主路微分平坦理论,在主路控制中设计微分平坦控制器,并对微分平坦系统进行误差反馈;设计ESO对主路的扰动项进行观测,将观测后的状态量反馈到微分平坦控制器中.其次,针对支路存在耦合以及右半平面零点的问题,设计改进型双闭环ADRC进行系统解耦,其中,电流内环选取基于模型补偿和前馈补偿的ADRC,电压外环选取普通ADRC,然后,利用Lyapunov理论证明系统的稳定性.最后,在Matlab/Simulink平台中搭建了仿真模型,并基于HIL搭建了实验平台.仿真及实验结果表明:所提控制策略减小了输出两支路之间的交叉影响,解决了非最小相位系统控制困难的问题,提高了系统的暂态响应性能.
文摘单电感双输出(SIDO)Buck-Boost变换器由于引入后级功率开关管,其工作模式和稳态增益较传统单输出Buck-Boost变换器复杂的多。为给SIDO Buck-Boost变换器的分析设计提供理论指导,分析了SIDO Buck-Boost变换器的工作模式,将其工作模式分为连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM),并求得了CCM与DCM的临界电感。发现CCM SIDO Buck-Boost变换器的输出可分为四种不同的状态,并推导出了两条支路的稳态增益解析式,根据该解析式获得了变换器工作于各种输出状态需满足的条件,同时得到了变换器各支路稳态增益取得极大值的实现条件。实验结果验证了理论分析的正确性。
文摘为解决电压型控制伪连续导电模式(pseudo continuous conductionmode, PCCM)单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO) Buck变换器输出支路存在交叉影响、负载瞬态响应慢等问题,提出一种输出支路无交叉影响、负载瞬态响应速度快的V2控制PCCM SIDO Buck变换器技术。首先,阐述V2控制PCCM SIDO Buck变换器的基本工作过程,建立实际电路参数下V2控制和电压型控制PCCM SIDO Buck变换器的小信号模型,利用波特图对比分析2种控制方法的负载瞬态性能和交叉影响特性;然后,建立V2控制PCCM SIDO Buck变换器的采样数据模型,通过对平衡点处的雅克比矩阵及其特征值进行分析,得到电路参数变化时变换器的状态区域分布图,为电路参数的设计提供理论指导;最后,搭建实验平台,并验证所提理论的正确性。理论和实验结果表明,相较于电压型控制,V2控制PCCM SIDO Buck变换器的输出支路间交叉影响为零,且负载瞬态响应速度更快。
文摘以工作于电感电流连续导电模式(continuous conductionmode, CCM)的单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO)Boost变换器为研究对象,提出恒定谷值电流型(fixed valley current mode,FVCM)变频控制技术。详细分析FVCM变频控制CCMSIDOBoost变换器的工作原理及工作时序,得到开关频率与主电路参数以及谷值电流参考值的关系式。采用时间平均等效电路建模方法,推导CCM SIDO Boost变换器的控制–输出、控制–电感电流、交叉影响阻抗等传递函数。建立FVCM变频控制CCMSIDO Boost变换器的小信号模型,计算闭环输出阻抗和交叉影响阻抗传递函数,并从负载瞬态性能和交叉影响特性两方面,与传统的共模–差模电压型控制进行对比分析。研究结果表明:与共模–差模电压型控制相比,FVCM变频控制提高了CCMSIDOBoost变换器的瞬态响应速度,抑制了输出支路间的交叉影响。最后,通过仿真和实验验证理论分析的正确性。
