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基于混合控制策略的全桥变换器设计

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简介:
本研究提出了一种采用混合控制策略优化设计的全桥直流变换器,旨在提高效率和稳定性。通过理论分析与实验验证相结合的方法,实现了对变换器性能的有效提升。 针对移相全桥变换器在轻载条件下难以实现软开关的问题,设计了一种辅助电路,并提出了一种新型的混合控制方式,使全桥电路能够在整个负载范围内实现零电压开关(ZVS)。该提出的混合控制方法结合了传统的移相全桥调制技术和非对称脉宽调制技术,在确保在整个负载范围内都能实现零电压切换的同时,显著减少了循环电流,并提高了工作效率。最终通过使用PSIM软件进行仿真验证,证明了所提控制方式的可行性和优越性。

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    本研究提出了一种采用混合控制策略优化设计的全桥直流变换器,旨在提高效率和稳定性。通过理论分析与实验验证相结合的方法,实现了对变换器性能的有效提升。 针对移相全桥变换器在轻载条件下难以实现软开关的问题,设计了一种辅助电路,并提出了一种新型的混合控制方式,使全桥电路能够在整个负载范围内实现零电压开关(ZVS)。该提出的混合控制方法结合了传统的移相全桥调制技术和非对称脉宽调制技术,在确保在整个负载范围内都能实现零电压切换的同时,显著减少了循环电流,并提高了工作效率。最终通过使用PSIM软件进行仿真验证,证明了所提控制方式的可行性和优越性。
  • PID单相逆
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    本研究提出了一种基于PID算法的单相逆变器综合控制策略,旨在优化其输出性能和稳定性。通过理论分析与实验验证相结合的方式,实现了对逆变器电压、频率的有效调节,并提高了系统的响应速度和抗干扰能力。该方案为高效稳定的电力转换技术提供了新的思路。 本段落提出了一种将PID控制器与重复控制器采用串联拓扑结构的方案。该方案以稳定的PID加上控制对象闭环系统作为重复控制器的被控对象,在确保系统稳态误差和动态性能的前提下,简化了重复控制器的设计过程。
  • 两种常见对比分析(2010年)
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    本文发表于2010年,深入探讨并比较了应用于全桥变换器上的两种典型控制策略,旨在为电力电子领域的工程师和研究人员提供参考。 为了对比分析全桥变换器DC/DC电路的移相控制与有限双极性控制方法的特点及其适用条件,在相同条件下对其基本原理及工作过程进行了深入探讨。研究主要从控制方式、环流、占空比丢失以及软开关实现难度等方面进行,同时考察了负载等参数变化对电路性能的影响和各参数之间的相互制约关系。 通过Matlab仿真得出以下结论:两种控制方法的环流损耗主要由电路本身的特性决定,并不受负载大小影响。移相控制方式下,占空比丢失与负载有较大关联性;而有限双极性控制则不存在这一问题。在设定好负载后,采用移相控制可以实现四个开关完全零电压零电流开通(ZVZCS),但有限双极性控制无法达到这一点。
  • DSP软开关
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    本项目介绍了一种基于数字信号处理器(DSP)控制技术的全桥软开关电力变换器的设计与实现。该变换器通过优化电路设计和控制算法,实现了高效、低噪声的能量转换过程,在大功率电源供应等领域具有广泛应用潜力。 **全桥软开关变换器** 全桥软开关变换器是一种高效、低损耗的电力电子设备,在电源系统、电力传动以及功率转换等领域广泛应用。它利用特定的拓扑结构与控制策略,使得在切换过程中电流或电压接近于零,从而减少开关损耗并提高效率。 **数字信号处理器(DSP)的应用** 数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP)是专门用于执行复杂数学运算和算法处理任务的微处理器,在全桥软开关变换器中承担核心控制角色。通过实时接收传感器数据,并计算出合适的驱动信号来精确操控功率元件,DSP能够显著提升系统性能。 **SIMULINK仿真** SIMULINK是一个基于MATLAB环境的强大图形化仿真工具,适用于动态系统的建模与分析。它在全桥软开关变换器设计中发挥重要作用:通过构建电路及控制系统模型,并进行模拟实验以验证设计方案的有效性;调整参数后观察不同条件下的系统行为。 **MATLAB和DSP的结合** 借助MATLAB提供的DSP System Toolbox等工具箱,可以将SIMULINK仿真模型直接下载至实际硬件设备(如DSP芯片)中运行或进行硬件在环测试。这大大简化了从理论设计到实践应用的过程,并允许开发者在一个集成环境中完成整个项目流程。 **课程设计与学习资源** 关于使用DSp控制的全桥软开关变换器的课程通常包括以下内容: 1. **基础理论**:介绍全桥变换器的工作原理、软开关技术及DSP的基础知识。 2. **控制策略**:讲解如何利用DSP实现PWM(脉宽调制)及其他优化算法的设计方法。 3. **SIMULINK建模**:学习使用SIMULINK创建数学模型,并进行仿真以验证性能和正确性。 4. **硬件接口设计**:理解并掌握DSP与外部电路之间的连接方式,如ADC/DAC、PWM控制器等组件的配置细节。 5. **实验实践**:通过编写控制程序并在实际设备上运行来积累经验;记录分析测试结果。 课程资料通常会包括详细讲义、MATLAB代码示例及SIMULINK模型文件等多种资源。这些材料有助于深入理解与掌握全桥软开关变换器的设计思路及其应用技术,提升在电力电子学、数字信号处理和控制系统设计方面的专业技能水平。
  • 三相四臂逆
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    本研究提出了一种新颖的三相四桥臂逆变器控制策略,旨在提升电力电子设备的效率和性能。通过优化开关模式,该方法有效降低了谐波失真并提高了系统的动态响应能力。 针对在不平衡或非线性负载条件下普通三相三桥臂逆变器无法产生对称电压的问题,在Simulink仿真平台上提出了一种新型的闭环控制设计方案用于三相四桥臂逆变器。该方案中,前三桥臂采用空间矢量脉宽调制(SVPWM),而第四桥臂则使用跟踪前三相电流信号的电流滞环调制(CHBM)。相比传统的四桥臂一体化SVPWM调制方法,本设计方案更为简单且易于分析。 仿真结果显示,与普通逆变器相比,本段落提出的控制方案使得四桥臂逆变器输出波形更加平滑,并显著增强了系统处理不平衡负载的能力。同时该方案还提高了系统的效率并减少了总谐波失真(THD)。
  • Buck-BoostAC-AC.pdf
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    本文档探讨了一种新型AC-AC变换器的设计方法,该方法利用了Buck-Boost电路结构的优势,实现了宽范围交流电压输入下的高效能量转换。通过详细分析和实验验证,展示了其在电力电子领域的应用潜力。 本段落档介绍了一种基于Buck-Boost电路的AC-AC变换器设计方案,并详细阐述了该设计的具体步骤和技术细节。文档名为《基于Buck_Boost的AC--AC变换器设计方案pdf》或《基于BuckBoost的ACAC变换器设计.pdf》,内容涵盖了理论分析、实验验证以及实际应用等方面,旨在为相关领域的研究和开发提供参考和支持。
  • UCC3895移相
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    本作品介绍了一种以UCC3895芯片为核心器件设计的移相全桥变换器,详细探讨了其工作原理、电路实现及性能优化方法。 本段落介绍了新型移相PWM控制器UCC3895的基本功能及其与UC3875(79)系列控制器相比的特点,并将其应用于20kHz/500W的移相全桥电源设计中,进行了开环和闭环系统的实验研究。实验结果表明所采用的设计方案是合理的,证明了UCC3895具有较强的实用价值。
  • 移相有源整流
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    本研究提出了一种采用移相控制技术的有源整流全桥变换器,提高了功率因数和效率,并降低了谐波失真。 当移相控制有源整流全桥(PSCAR-FB)变换器中的输出整流二极管反向恢复时,会产生很高的尖峰电压,增加二次侧开关管和二极管的电压应力。为解决这一问题,在一次侧引入了一个由谐振电感和两个箝位二极管组成的辅助网络。详细分析了改进后的变换器的工作原理及稳态特性,并提供了主要参数的具体设计方法。在此基础上,设计了一台1.25千瓦实验样机并进行了实验验证,结果证实所提方案的可行性。
  • TMS320F28027数字移相DC/DC (2012年)
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    本文介绍了采用TMS320F28027微控制器设计的一种数字控制移相全桥DC/DC变换器,详细阐述了硬件和软件实现方法,并探讨了其实验结果。 采用数字控制是未来电源技术的发展趋势。本段落利用德州仪器(TI)公司的TMS320F28027数字电源控制芯片设计了一种峰值电流控制的移相全桥零电压DC/DC变换器。该设计方案采用了在原边加入钳位二极管和谐振电感的移相全桥主电路,并详细阐述了其抑制输出整流管电压尖峰的工作原理。通过Matlab/Simulink环境,建立了峰值电流模式控制系统的仿真模型并进行了相关测试。此外,还设计了一台1.2千瓦的样机进行实验验证。仿真和实测结果表明该电源设计方案是可行的。
  • 移相DC/DC双闭环
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    本研究探讨了一种针对移相全桥DC/DC变换器的双闭环控制系统的设计方案,通过优化内外环控制器参数,提高了系统的动态响应和稳定性。 本段落提出了一种移相全桥DC/DC变换器的闭环系统设计方案。基于PWM控制器件UCC3895设计了一个双闭环控制系统,该系统采用了电压外环和电流内环相结合的控制方式。在电压环中引入了具有双零点和双极点特性的PI补偿,在电流环中则加入了斜坡补偿技术。通过实际应用对所设计的闭环系统进行了实验测试,结果表明此设计方案能够实现快速的动态响应,并且系统的稳定性良好。