BUCK变换器de控制技术的研究.
5kW三重化双向Buck-Boost变换器控制策略研究
5kW三重化双向Buck-Boost变换器控制策略研究
随着电力需求的不断增长和能源资源的日益紧缺，高效能源转换和管理成为了一个重要的研究方向。
在这个背景下，变换器作为一种重要的能量转换设备，其控制策略的研究变得尤为关键。
本文研究了一种5kW三重化双向Buck/Boost变换器的控制策略。
该变换器具有双向功率流动的能力，可以实现电能的双向传输。
通过对其控制策略的研究，可以提高能量转换的效率和稳定性。
首先，本文对该变换器的工作原理进行了分析。
在Buck模式下，变换器将输入电压降低到输出电压，并将电能传输给负载。
在Boost模式下，变换器将输入电压升高到输出电压，并将电能从负载传输回电源。
通过在Buck和Boost模式之间的切换，可以实现电能的双向流动。
接着，本文提出了一种基于PWM调制的控制策略。
该策略通过调整开关器件的占空比，控制变换器的输出电压和电流。
在Buck模式下，通过增大占空比可以降低输出电压；在Boost模式下，通过减小占空比可以提高输出电压。
通过不断调整占空比，可以实现稳定的功率转换。
最后，本文进行了仿真实验，验证了所提出控制策略的有效性。
结果表明，该策略可以实现准确的电能转换和稳定的功率输出。
同时，变换器的效率也得到了显著提高。
综上所述，本文研究了一种5kW三重化双向Buck/Boost变换器的控制策略。
通过对其工作原理进行分析，并提出了一种基于PWM调制的控制策略，实现了有效的能量转换和稳定的功率输出。
这一研究对于提高能源转换的效率和可靠性具有重要的意义，并具有一定的应用潜力。
Buck型变换器数字PID控制器设计方法研究
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Buck三电平直流变化器的闭环控制策略研究
Buck三电平直流变化器的闭环控制策略探究Buck三电平直流变换器的闭环控制策略探究引言：随着科技的飞速进步，直流电源的应用越来越广泛。
而直流变换器作为一种重要的直流电源变换设备，其稳定性和控制策略的探究显得尤为重要。
本文将对Buck三电平直流变换器的闭环控制策略进行深度探究，旨在提高其输出电流的稳定性和效率。
1. 引言1.1 探究背景现代电子设备对直流电源的需求日益增长，而直流变换器作为直流电源的重要组成部分，具有将输入电源变换为所需电压和电流的功能。
Buck三电平直流变换器作为一种特殊形式的直流变换器，其结构复杂、控制难度较大。
因此，对其闭环控制策略的探究有着重要的理论和实际意义。
1.2 探究目标本文旨在探究Buck三电平直流变换器的闭环控制策略，通过优化控制算法，提高其输出电流的稳定性和效率。
实现这一目标将为直流电源的稳定供电提供有力支撑，并推动直流变换器控制策略的进步。
2. Buck三电平直流变换器的原理2.1 结构Buck三电平直流变换器由输入电路、输出电路和三电平谐振锁相环控制电路组成。
其中，输入电路包括输入电容、输入电感和开关管；输出电路由输出电感、输出电容和负载组成；三电平谐振锁相环控制电路由相位比较器、开关信号产生电路和反馈控制电路组成。
2.2 工作原理当开关管打开时，输入电感储能。
而当开关管关闭时，输入电感的储能通过输出电容和负载传递出去，形成一个周期。
通过控制开关管的开关频率和占空比，可以实现直流变换器的输出稳定控制。
3. Buck三电平直流变换器的闭环控制策略3.1 传统控制策略传统的闭环控制策略接受PID控制器进行控制，即依据电流误差信号计算比例、积分和微分的输出信号，通过控制开关管的开关频率和占空比，实现输出电流的稳定。
然而，传统策略在实际应用中存在一些问题，如控制精度不高、动态响应慢等。
3.2 改进控制策略为了提高Buck三电平直流变换器的闭环控制效果，本文提出一种改进的控制策略。
三电平buck直流变换器的研究
三电平buck直流变换器的研究
Buck 直流变换器是一种常用的交流电源变换器，用于将输入的交流电压转换为直流输出。
三电平 buck 直流变换器是一种具有三个电平输出的 buck 变换器，可以同时输出高低两个电平输出，以及一个额外的电平作为反馈电压。
这种变换器的优点是可以提供更高的输出电压精度和更低的噪声水平。
进行研究时，可以通过以下步骤进行:
1. 确定研究目标：例如研究三电平 buck 直流变换器的性能和设计方法等。
2. 查阅相关文献：查阅相关文献，了解三电平 buck 直流变换器的工作原理、结构和性能特点等。
3. 进行分析和建模：对三电平 buck 直流变换器进行分析和建模，包括器件、电路和负载的建模等。
4. 进行仿真和实验：使用仿真软件和实验设备，对三电平 buck 直流变换器进行仿真和实验，以评估其性能和设计方法。
5. 优化设计：通过对三电平 buck 直流变换器的设计和优化，提高其性能和效率。
进行研究时，需要遵守相关法规和规定，确保研究过程中的安全和合法性。
四开关buck-boost变换器的控制电路及控制方法与流程
四开关buck-boost变换器的控制电路及控制方法与流程1. 引言1.1 概述本文旨在探究四开关buck-boost变换器的控制电路及其相应的控制方法与流程。
随着能源需求的增加以及对能源转换效率的要求不断提高，四开关buck-boost变换器作为一种常用的电力转换装置，在工业和研究领域中得到广泛应用。
通过调整输入和输出电压，该变换器可以实现有效而精确的能量转移。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分。
引言部分将介绍文章的目的、概述以及文章结构。
之后，第二部分将详细介绍四开关buck-boost变换器的原理，并讨论设计该变换器控制电路时需要考虑的要点。
接着，第三部分将说明控制电路的具体步骤与流程，包括输入电压检测与控制、输出电压调节与控制以及开关管导通和断开策略。
第四部分将描述实验装置并介绍控制电路实验过程，并对实验结果进行详细分析和讨论。
最后，在第五部分中我们将总结文章，并展望未来进一步研究这一领域所可能取得的成果。
1.3 目的本文的目的是为了深入研究四开关buck-boost变换器，探讨其控制电路的设计要点与方法，并提供一个完整的控制流程。
通过实验验证和结果分析，我们希望能够验证本文提出的控制方法在实际应用中的有效性，并为今后相似研究提供参考和指导。
同时，本文也对未来这一领域可进行的进一步研究做出展望，以推动相关技术和理论的发展。
以上是“1. 引言”部分内容，请核对。
2. 四开关buck-boost变换器的控制电路与方法：2.1 原理介绍：四开关buck-boost变换器是一种常用的DC-DC变换器拓扑结构，它具有较高的转换效率和宽范围的输入输出电压能力。
该变换器能够实现输入电压向输出电压的降压和升压功能，并且能够在负载或输入电压波动时保持相对稳定的输出。
2.2 控制电路设计要点：在设计四开关buck-boost变换器的控制电路时，需要考虑以下几个要点：首先是输入输出电压范围：根据应用需求确定所需的输入和输出电压范围，以此来选择合适的元件参数。
Buck变换器工作原理分析和总结
题目： Buck变换器工作原理分析与总结目录一、关于Buck变换器的简单介绍 (2)1、Buck变换器另外三种叫法 (2)2、Buck变换器工作原理结构图 (2)二、Buck变换器工作原理分析 (3)1、Buck变换器工作过程分析 (3)2、Buck变换器反馈环路分析 (4)3、Buck变换器的两种工作模式 (4)1）Buck变换器的CCM工作模式 (5)2）Buck变换器的DCM工作模式 (6)3）Buck变换器CCM模式和DCM模式的临界条件 (7)4）两种模式的特点 (8)4、Buck变换器电感的选择 (8)5、Buck变换器输出电容的选择和纹波电压 (9)三、Buck变换器工作原理总结 (10)Buck 变换器工作原理分析与总结一、关于Buck 变换器的简单介绍1、Buck 变换器另外三种叫法1. 降压变换器：输出电压小于输入电压。
2. 串联开关稳压电源：单刀双掷开关（晶体管）串联于输入与输出之间。
3. 三端开关型降压稳压电源：1) 输入与输出的一根线是公用的。
2) 输出电压小于输入电压。
2、Buck 变换器工作原理结构图GabcWMV Gd图1. Buck 变换器的基本原理图由上图可知，Buck 变换器主要包括：开关元件M1，二极管D1，电感L1，电容C1和反馈环路。
而一般的反馈环路由四部分组成：采样网络，误差放大器（Error Amplifier ，E/A ），脉宽调制器（Pulse Width Modulation ，PWM ）和驱动电路。
二、Buck 变换器工作原理分析1、Buck 变换器工作过程分析图2. Buck 变换器的工作过程为了便于对Buck 变换器基本工作原理的分析，我们首先作以下几点合理的假设：1) 开关元件M1和二极管D1都是理想元件。
它们可以快速的导通和关断，且导通时压降为零，关断时漏电流为零；2) 电容和电感同样是理想元件。
电感工作在线性区而未饱和时，寄生电阻等于零。
关于三电平Buck变换器的研究
Science &Technology Vision科技视界0引言光伏并网发电是现在人们利用光伏技术发电的主要方向,现在主要集中在城镇实施,而太阳能电池与建筑结合的并网光伏发电技术的提出以及随着光伏成本的大幅下降,使得光伏发电得到了进一步的发展。
本文以太阳能光伏电池发电现状以及发展为背景,探讨三电平变换器在光伏发电技术中的应用及作用。
目前,三电平技术在直流变换器中应用特别广泛,而三电平变换器的主要作用就是可以使开关管电压降低,从而对电气元件的保护有着很重要的作用。
此外,三电平变换器又可以用在电压较高以及功率较高的转换场合。
因此,对三电平变换器的研究就具有重要的意义。
1Buck TL 的建模1.1脉冲波形积分法的简介脉冲波形积分法是已知脉冲调制型,准谐振型、桥式串(并)联谐振型等不同类型的直流变换器的数学建模的原理,可以使各类变换器在理论上的指导,以及在理论上使变化器的动态性能研究更加准确化[4]。
该建模方法的主要特点是:(1)用周期性脉冲函数将变换器统一在一个拓扑结构,理论基础统一;(2)对小信号的变量用拉氏变换,模型具有输入数据功能;(3)与此同时我们还可以根据类型不同的变换器做出一定的理想化处理,使结果更加合理的逼近实验结果。
1.2数学建模原理开关变换器是在时域范围内的变换,在开关管的通关过程中,我们可以借助对周期函数进行拉氏变换,进而变换器数学建模的过程就是在已知变换器的拓扑结构中将各个子拓扑统一在一个拓扑中,然后我们可以用非连续周期脉冲函数对Buck 电路建立数学模型。
在此基础上,对开关变换器进行相频和幅频的理论化分析。
下面以图1所示的Buck 三电平DC-DC 变换器作为本文研究。
当该变换器的D 大于0.5时,能够得到我们想要的结果。
其中的两个分压电容C d1,C d2,要求电容非常大,并且我们还要求每个电容都可以供电,以保证电压均衡。
为分析简便,我们根据电路原理进行如下改变,得到图1。
Buck-Boost变换器非线性电流控制研究
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系统 参数扰动 具有较 强 的鲁棒性 。 关键 词 ； 变换器 ；非线 性 ；输 入输 出线性化
中图 分 类 号 ：Ｍ４ Ｔ ６ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０ １０ ２ １ ）０ ０ ０ — ３ １０ — ０ Ｘ（０ ２ １ — １ ６ ０
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BUCK 变换器的控制技术的研究
一、实验目的
1、理解开环、电压单闭环和电压电流双闭环控制策略的原理，完成系统闭环控制调试；
2、建立变换器的模型，通过仿真和实验掌握电压和电流调节器的参数设计方法；
3、验证BUCK变换器的输入输出波形特性，PWM波形，及输入输出数量关系，加深对BUCK变换器连续和断续工作模态下的工作原理及特性的理解。
二、实验内容
熟悉SG3525的原理及使用方法，理解PWM波产生过程；研究BUCK变换器开环、电压闭环、电压电流双闭环状态下电路各器件，包括功率管、二极管、电感电压电流工作情况，输入输出电量关系，控制电路参数对变换器的性能的影响。
观察电压纹波，观察不同电感、频率和负载对电流连续点的影响。
理解BUCK 变换器闭环控制过程，掌握闭环性能指标。
变换器的基本要求如下：
输入电压：20~30V
输出电压：15V（输出电压闭环控制时）
输出负载电流：0.1~1A
工作频率：50kHz
输出纹波电压：≤100m V
三、实验仪器
6 电压表 2
7 电流表 2
8 负载 1
四、实验原理
1)BUCK主电路原理图（图1）
图1.BUCK主电路原理图
2)控制电路SG3525内部结构框图（）
图2.SG3525内部结构框图
五、实验步骤
1、将BUCK变换器挂箱的所有开关关闭后再接线。
2、控制电路接20V直流电压，调节电位器RW1，用示波器观察并记录占空比为某一定值时SG3525 各管脚波形及驱动电路输出波形。
注意观察SG3525 的9脚、5脚波形和输出波形之间的关系，理解SG3525 芯片PWM 波产生过程。
调节RW2观测PWM波频率的变化，通过测得的PWM波计算PWM波频率。
3、控制电路接20V直流电压，主电路接6-30V可调直流电压，可控制开关S4
打在开环状态。
当将开关打在单环时，电路工作在单电压环控制模式下，打在双环时，电路工作在电压电流双环控制模式下。
分别观察三种控制模式下SG3525各管脚波形及驱动电路输出波形。
（一）.开环状态
（1）.电感电流连续情况：
打开主电路电源，使主电路工作电压为25V，观察电感支路的电流波形，调节负载，使电感工作在电流连续情况下。
用示波器观察并记录占空比为某一定值时场效应管漏源极与栅级间电压波形及它们之间的关系，理解场效应管的工作原理。
观察并记录电感支路、场效应管支路、二极管支路的电流波形，观测电感两端、二极管两端、负载两端的电压波形，理解变换器工作原理。
观测主电路输出电压随占空比D的变化情况，画出曲线，理解主电路的工作原理。
用示波器交流档观察输出电压纹波⊿U PP。
观测变换器的外特性
（2）.电感电流断续情况：
改变负载，使电感电流断续，观测场效应管漏源极波形情况，观测电感支路、场效应管支路、二极管支路的电流波形，观测电感两端、二极管两端、负载两端的电压波形，理解工作过程。
观测主电路输出电压随占空比D 的变化情况，理解主电路的工作原理。
（3）.重新选择主电路电感观测波形：
把L1、L2同时串入主电路中观测电感电流连续点变化情况。
（4）.观察二极管波形的吸收电路对二极管波形的影响。
把二极管波形的吸收电路和二极管连在一起，观察二极管两端波形尖峰情况的变化。
（5）.变频观察电感电流连续点变化情况。
调节RW1 使频率f=50KHz，调节负载，使电感电流波形处于临界连续状态，调节频率，当电感电流波形由临界连续变为断续时记录此时频率值，思考频率变化对电感电流连续点的影响。
（二）. 闭环状态
（1）. 单电压环控制模式
打到闭环单环控制状态。
调节电位器RW1，使主电路输出电压达到15V 。
调节主电路输入电压由20V 变到30V ，观测占空比的变化及输出电压变化值。
以此观察输出电压的稳定性，理解闭环控制原理。
将输入电压重新调到25V （输出仍为15V ），改变负载阻值，观察并记录输出电流与电压的变化关系。
改变PI 调节器参数，突加突卸负载，观察输出电压波形动态变化过程。
（2）. 电压电流双环控制模式
打到双闭环控制状态。
调节电位器RW1，使主电路输出电压达到15V 。
调节主电路输入电压由20V 变到30V ，观测占空比的变化及输出电压变化值。
以此观察输出电压的稳定性，理解闭环控制原理。
将输入电压重新调到25V （输出仍为15V ），改变负载阻值，观察并记录输出电流与电压的变化关系。
改变PI 调节器参数，突加突卸负载，观察输出电压波形动态变化过程。
六、 实验数据
经验证，在误差允许范围内符合in o U D U ⨯=。
七、 仿真
（一）. Matlab 仿真
（1）. 单电压环控制原理图（图3）（PID 调节器：比例系数为2.05，积分时间
为80.5微分时间为0）
图3.单电压环控制Matlab仿真图
图4.输出电压波形
在闭环控制中，输出一定时（电路其它参数不变），改变输入电压，输出电压基本不变，只是纹波程度不同。
占空比随输入电压的增大而变小。
（2）.电压电流双闭环控制原理图（图5）（电压调节器：比例系数为3，积分时间为100，微分时间为0:；电流调节器：比例系数为3，积分时间为95，微分时间为0）
图5.电压电流双闭环控制Matlab仿真图
（二）.Saber仿真
（1）.Saber仿真图（图6）
图6.saber仿真图（2）.连续模态
1)连续状态电感电流波形图（图7）
图7.连续状态电感电流波形2)连续状态输入输出电压波形图（图8）
图8.连续状态输入输出电压
（3）.断续模态
1)断续状态电感电流波形图（图9）
图9.断续状态电感波形
2)断续状态输入输出电压波形图（0）
图10.断续状态输入输出电压波形
八、分析与讨论
1、结合小信号建模、MATLAB仿真和实验，对BUCK变换器进行分析，总结出变换器电压单环和电压电流双闭环工作时电压电流调节器参数的设计原则。
答：小信号建模时，交流小信号频率g f应远远小于开关频率s f；变换器的转折频率
f（LC谐振频率）远远小于开关频率s f；电路中各变量的交流分量的幅值o
远小于想用的直流分量。
有时为化简模型，需要忽略开关频率及其边带、开关频带谐波与其边带。
2、比较电压单环和电压电流双闭环工作时变换器的动静态特性。
3、结合SABER仿真和实验，研究主电路电感电流连续和断续工作状态下变换器
的工作波形、输入输出的基本电量关系、变换器效率等问题，并和理论分析进行比较。
答：在开环状态时：在连续状态时，输出仅于占空比有关；在断续状态时，输出
与占空比、负载电流均有关。
电压环控制时：输出电压不受负载的影响，输出稳定。
实际降压式变换器滤波电感存在着线圈电阻，开关有压降，为了简化，可认为晶体管饱和压降与二极管正向压降相等，并用晶体管的饱和电阻代替，与电感线圈电阻之和用R 表示。
当L
R
τ=
远大于周期T 时，电感电流脉动很小，即纹波电压较小，o i o U DU RI =-，即输出电压随负载电流的增加会下降。
在实验中由于一些不可避免的损耗，所得到的波形图还是与理论值有一定的差别，但在误差范围内事可以接受的，可以在一定范围内显示Buck 电路的基本工作原理。