基于Buck的新型控制策略的仿真与研究
发布时间：2021-04-19 06:25
讲述了一种基于Buck模型的新型控制策略的研究。该控制策略可以在直流侧输入电源存在波动的情况下,有效提高输出侧的稳定性,同时有效降低输出电流的纹波值,该控制测量分为两个部分,主环采用电压外环、电流内环的传统控制方案,副环采用纹波误差比较后通过比例积分（PI）计算对主环的电流内环输出侧进行补偿。在PSCAD中进行模型搭建,主回路设计成四相交错并联方案,通过对比有无副环控制下的输出电流纹波大小,以及在输入源扰动情况下,验证有副环控制时Buck具有更好的静态特性和动态特性。
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(07)北大核心CSCD
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
图５传统双闭环控制波形??Ｆｉｇ．?５?Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｄｏｕｂｌｅ?ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ??
的超级电容。??Ｂｕｃｋ输出电流设定为５９７?Ａ，超级电容初始??电压设定为０．７?ｋＶ。??３．１静态特性比较??Ｂｕｃｋ的静态特性主要是输出电流的纹波值，??传统双闭环控制输出电流波形和带副环的双闭环??控制输出电流波形如图５，６所示。??１１１＇＇?１？■?Ｍ１１１＇?■?■？１＇？＇＇?？?１?■??ｌ／Ｓ??图５传统双闭环控制波形??Ｆｉｇ．?５?Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｄｏｕｂｌｅ?ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ??ｔ／ｓ??图６带副环控制的双闭环控制波形??Ｆｉｇ．?６?Ｗａｖｅ?ｏｆ?ｄｏｕｂｌｅ?ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ?ｗｉｔｈ?ｓｅｃｏｎｄａｒｙ?ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ??由图５可见，当采用传统的双闭环控制时，??Ｂｕｃｋ输出电流也出现频率约３３３?Ｈｚ的波动，输出??电流峰值差约为２０?Ａ。由图６可见，当采用带有??副环控制的双闭环控制时，Ｂｕｃｋ输出电流的峰值??差降低到８?Ａ左右，波动频率呈无规则高频次振荡。??由此可见，即使在输入源出现较大波动的情??况下，带有副环控制的Ｂｕｃｋ输出电流纹波大大减??少，且出现纹波频率没有以一定的频次振荡，这样??避免了由于ＬＣ参数设计不合理造成的谐振，大??大地提高了系统的运行可靠性和稳定性。??３．２动态特性比较??Ｂｕｃｋ输入源由于其他负荷增加导致电压出??现突然跌落时的动态特性比较如图７，８所示。??＇：護＿??５４０??５００Ｌ??１．２５??ｌ／ｓ??２．７５??图７传统双闭环时动态特性??Ｆｉｇ．?７?Ｄｙｎａｍｉｃ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｉｎ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｄｏ
出??电流峰值差约为２０?Ａ。由图６可见，当采用带有??副环控制的双闭环控制时，Ｂｕｃｋ输出电流的峰值??差降低到８?Ａ左右，波动频率呈无规则高频次振荡。??由此可见，即使在输入源出现较大波动的情??况下，带有副环控制的Ｂｕｃｋ输出电流纹波大大减??少，且出现纹波频率没有以一定的频次振荡，这样??避免了由于ＬＣ参数设计不合理造成的谐振，大??大地提高了系统的运行可靠性和稳定性。??３．２动态特性比较??Ｂｕｃｋ输入源由于其他负荷增加导致电压出??现突然跌落时的动态特性比较如图７，８所示。??＇：護＿??５４０??５００Ｌ??１．２５??ｌ／ｓ??２．７５??图７传统双闭环时动态特性??Ｆｉｇ．?７?Ｄｙｎａｍｉｃ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｉｎ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｄｏｕｂｌｅ?ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ??ｔ／ｓ??图８带有副环控制时动态特性??Ｆｉｇ．?８?Ｄｙｎａｍｉｃ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｗｉｔｈ?ｓｅｃｏｎｄａｒｙ?ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ??由图７可见，传统双闭环控制时，Ｂｕｃｋ的输??出电流出现较大波动，且稳定后，输出电流的纹波??增大，纹波峰峰值约为６０?Ａ。由图８可见，采用带??副环控制时，Ｂｕｃｋ的输出电流也出现波动，但波??动幅值明显小于前者，且此时Ｂｕｃｋ输出电流一直??在调整，逐步减少输出电流的纹波值，稳定后的纹??波峰峰值约为２５?Ａ，明显小于前者。（下转第１８?５）??
【参考文献】：
期刊论文
[1]多相交错并联磁集成双向DC/DC变换器中耦合电感的通用设计准则[J]. 杨玉岗,马杰,马云巧,邹雨霏,张书淇. 中国电机工程学报. 2015(23)
[2]交错并联磁集成软开关双向DC/DC变换器的研究[J]. 李洪珠,马文涛. 电力电子技术. 2015(07)
[3]交错并联磁集成双向DC/DC变换器的设计准则[J]. 杨玉岗,李涛,冯本成. 中国电机工程学报. 2012(30)
[4]基于超级电容的城市轨道交通车辆再生制动能量吸收系统[J]. 许爱国,谢少军,姚远,刘小宝,肖华锋,冯晶晶. 电工技术学报. 2010(03)
本文编号：3147022
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(07)北大核心CSCD
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
图５传统双闭环控制波形??Ｆｉｇ．?５?Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｄｏｕｂｌｅ?ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ??
的超级电容。??Ｂｕｃｋ输出电流设定为５９７?Ａ，超级电容初始??电压设定为０．７?ｋＶ。??３．１静态特性比较??Ｂｕｃｋ的静态特性主要是输出电流的纹波值，??传统双闭环控制输出电流波形和带副环的双闭环??控制输出电流波形如图５，６所示。??１１１＇＇?１？■?Ｍ１１１＇?■?■？１＇？＇＇?？?１?■??ｌ／Ｓ??图５传统双闭环控制波形??Ｆｉｇ．?５?Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｄｏｕｂｌｅ?ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ??ｔ／ｓ??图６带副环控制的双闭环控制波形??Ｆｉｇ．?６?Ｗａｖｅ?ｏｆ?ｄｏｕｂｌｅ?ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ?ｗｉｔｈ?ｓｅｃｏｎｄａｒｙ?ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ??由图５可见，当采用传统的双闭环控制时，??Ｂｕｃｋ输出电流也出现频率约３３３?Ｈｚ的波动，输出??电流峰值差约为２０?Ａ。由图６可见，当采用带有??副环控制的双闭环控制时，Ｂｕｃｋ输出电流的峰值??差降低到８?Ａ左右，波动频率呈无规则高频次振荡。??由此可见，即使在输入源出现较大波动的情??况下，带有副环控制的Ｂｕｃｋ输出电流纹波大大减??少，且出现纹波频率没有以一定的频次振荡，这样??避免了由于ＬＣ参数设计不合理造成的谐振，大??大地提高了系统的运行可靠性和稳定性。??３．２动态特性比较??Ｂｕｃｋ输入源由于其他负荷增加导致电压出??现突然跌落时的动态特性比较如图７，８所示。??＇：護＿??５４０??５００Ｌ??１．２５??ｌ／ｓ??２．７５??图７传统双闭环时动态特性??Ｆｉｇ．?７?Ｄｙｎａｍｉｃ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｉｎ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｄｏ
出??电流峰值差约为２０?Ａ。由图６可见，当采用带有??副环控制的双闭环控制时，Ｂｕｃｋ输出电流的峰值??差降低到８?Ａ左右，波动频率呈无规则高频次振荡。??由此可见，即使在输入源出现较大波动的情??况下，带有副环控制的Ｂｕｃｋ输出电流纹波大大减??少，且出现纹波频率没有以一定的频次振荡，这样??避免了由于ＬＣ参数设计不合理造成的谐振，大??大地提高了系统的运行可靠性和稳定性。??３．２动态特性比较??Ｂｕｃｋ输入源由于其他负荷增加导致电压出??现突然跌落时的动态特性比较如图７，８所示。??＇：護＿??５４０??５００Ｌ??１．２５??ｌ／ｓ??２．７５??图７传统双闭环时动态特性??Ｆｉｇ．?７?Ｄｙｎａｍｉｃ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｉｎ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｄｏｕｂｌｅ?ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ??ｔ／ｓ??图８带有副环控制时动态特性??Ｆｉｇ．?８?Ｄｙｎａｍｉｃ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｗｉｔｈ?ｓｅｃｏｎｄａｒｙ?ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ??由图７可见，传统双闭环控制时，Ｂｕｃｋ的输??出电流出现较大波动，且稳定后，输出电流的纹波??增大，纹波峰峰值约为６０?Ａ。由图８可见，采用带??副环控制时，Ｂｕｃｋ的输出电流也出现波动，但波??动幅值明显小于前者，且此时Ｂｕｃｋ输出电流一直??在调整，逐步减少输出电流的纹波值，稳定后的纹??波峰峰值约为２５?Ａ，明显小于前者。（下转第１８?５）??
【参考文献】：
期刊论文
[1]多相交错并联磁集成双向DC/DC变换器中耦合电感的通用设计准则[J]. 杨玉岗,马杰,马云巧,邹雨霏,张书淇. 中国电机工程学报. 2015(23)
[2]交错并联磁集成软开关双向DC/DC变换器的研究[J]. 李洪珠,马文涛. 电力电子技术. 2015(07)
[3]交错并联磁集成双向DC/DC变换器的设计准则[J]. 杨玉岗,李涛,冯本成. 中国电机工程学报. 2012(30)
[4]基于超级电容的城市轨道交通车辆再生制动能量吸收系统[J]. 许爱国,谢少军,姚远,刘小宝,肖华锋,冯晶晶. 电工技术学报. 2010(03)
本文编号：3147022
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