收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

数字DC-DC变换器动态性能和系统稳定性提高方法研究

佟强  
【摘要】:航天器中载荷设备的性能在不断提高,对供电电源品质的要求也越来越高。目前使用的模拟电源技术已不能很好地满足其要求,主要表现在两个方面:首先是传统的拓扑结构无法满足新型用电设备的需求。目前航天用DC-DC模块多采用正激、反激或者推挽拓扑,这些拓扑不具备多路精确稳压输出能力,也不适合低压大电流应用。它们的反馈方式为光耦反馈或磁反馈,光耦器件可靠性差,容易受环境干扰。磁反馈电路复杂,带宽较低;其次,模拟电源控制芯片功能单一,不具备通讯、监测和电源管理功能,容易受环境影响产生参数漂移,造成不稳定工作甚至损坏。可见,电源已经成为制约航天器平台发展的瓶颈。 本文研究目标首先就是从拓扑结构和控制器两方面对现有的航天器DC-DC电源技术进行改进,使其满足未来航天器系统发展的需求。本文采用具有中间母线的两级拓扑结构,前级采用开环工作的推挽拓扑,后级采用多个同步Buck拓扑实现多路精确稳压输出。每路同步Buck在后级独立闭环调节,避免了由隔离反馈器件带来的问题,因此这种拓扑结构适合多路精确输出,并且还具备低压大电流输出的能力。此拓扑结构优化、效率高,适用于大部分航天器中小功率电源。本文采用一款自主研发的数字电源控制芯片完成对此拓扑的控制,以三路输出电源为例研制了一款满足航天器指标要求的数字控制电源模块,为后续研究提供了验证平台。 数字电源芯片通常都不具备大电流驱动能力,无法直接驱动功率开关。本文对传统的变压器隔离驱动电路进行改进,提高了驱动电路的响应速度。此驱动电路解决了传统变压器驱动电路存在的缺陷,在输入PWM信号占空比快速变化时仍能进行准确跟踪,为实现数字电源控制的准确性和快速性提供保障。 研究了多相Buck拓扑参数和相位数的优化设计方法,建立了相位数和输入输出电流纹波的对应关系。基于此方法,采用数字电源芯片完成对多相Buck拓扑的控制,并在稳态性能和动态性能两方面与传统的单相Buck拓扑进行对比。 为了提高数字DC-DC电源的动态响应能力,在数字控制器的基础上加入模拟补偿电路构成数模混合补偿器,显著提升了电源系统控制环路的相角裕量,达到高阶补偿器的补偿效果,满足高速负载点电源的需求。 对阻抗负载下电源环路特性进行预估,分析了大容量电容组的电容量和等效串联电阻(ESR)对电源环路特性的影响,给出了量化的计算方法。在变换器输出端并联大容量电容组的情况下重新设计补偿器使电源达到较好的性能。 采用理论分析和实验结合的方法对Buck型DC-DC变换器输出阻抗的小信号模型、影响因素及优化设计方法进行研究,为制定分布式电源系统中变换器的阻抗标准提供了参考依据。本文给出了一种实用的电流扰动测试法可以测量变换器的输入、输出阻抗以及级联变换器的阻抗比。采用此方法对本文搭建的一个级联式DC-DC变换器系统的输入输出阻抗以及阻抗比进行测量,并根据阻抗比禁止区对系统的稳定性进行判断。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM46

知网文化
【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 康少波;船舶电力变换系统的稳定性分析与控制研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 吕剑峰;两级DC/DC模块电源效率优化和环路特性的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王建冈;阮新波;陈军艳;;航空用大功率模块电源的设计及关键技术应用研究[J];电工技术学报;2005年12期
2 王建华;张方华;龚春英;陈小平;;电压控制型Buck DC/DC变换器输出阻抗优化设计[J];电工技术学报;2007年08期
3 姚雨迎;张东来;徐殿国;;级联式DC/DC变换器输出阻抗的优化设计与稳定性[J];电工技术学报;2009年03期
4 甘久超,谢运祥,颜凌峰;DCDC变换器的多路输出技术综述[J];电工技术杂志;2002年04期
5 郭清军;王俊峰;;高可靠混合集成DC/DC变换器(5V/3A)的设计[J];电源技术应用;2001年07期
6 王其岗;李莹;;多路输出开关电源的设计及应用原则[J];电源技术应用;2003年06期
7 王润新;刘进军;陈璐;张璞;;用于PFC设计的DC/DC变流器大信号行为模型[J];电力电子技术;2005年06期
8 高利兵;开关电源的多路输出技术[J];电子工程师;2003年11期
9 张轶群;;市场趋势——聚焦数字电源和AC/DC产品[J];电子设计技术;2007年01期
10 陆楠;;Primarion:复杂系统应该采用数字电源[J];电子设计技术;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 胡元;;Interpoint系列模块电源及其替代产品设计要点[A];第十四届全国混合集成电路学术会议论文集[C];2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄文军;李义;;视频矩阵控制台电源的代换维修[J];安防科技;2010年09期
2 孙晓娟;;一种低功耗升压电路的研究与设计[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2010年02期
3 周伟,徐国卿,王晓东,张舟云;电动汽车用电机驱动器IGBT模块驱动电源[J];变流技术与电力牵引;2005年01期
4 钟宇明;;一种光伏逆变器的多输出辅助开关电源设计[J];船电技术;2010年02期
5 王兴蔚;张怀武;龚军勇;;正激式DC/DC多路输出变换器设计[J];磁性材料及器件;2009年01期
6 姚雨迎;张东来;徐殿国;;级联式DC/DC变换器输出阻抗的优化设计与稳定性[J];电工技术学报;2009年03期
7 庄凯;阮新波;;输入串联输出并联逆变器的集中式均压控制策略[J];电工技术学报;2009年04期
8 庄凯;阮新波;;输入串联输出并联逆变器的分布式均压控制策略[J];电工技术学报;2009年05期
9 杨晓平;张浩;马西奎;;基于ESAC标准的分布式电源系统稳定裕度监控[J];电工技术学报;2009年08期
10 温振霖;阮新波;任小永;李明秋;;高压输入低压多路输出的两级式变换器[J];电工技术学报;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 苏艳菊;张辉;;基于L6562的PFC电路的研究及Saber仿真[A];第十七届全国测控计量仪器仪表学术年会(MCMI'2007)论文集(上册)[C];2007年
2 王建华;张方华;龚春英;杨宁;;开关变换器两端口网络建模、分析及设计[A];2009安捷伦科技节论文集[C];2009年
3 高龙;章家岩;胡雪峰;胡兴柳;;一种适用于微型电网的输入并联输出串联反激变换器[A];第七届中国高校电力电子与电力传动学术年会论文集[C];2013年
4 师洪涛;卓放;侯李祥;岳小龙;张东;耿志清;;三相PWM变流器谐波阻抗模型及测量研究[A];分布式发电、智能微电网与电能质量——第三届全国电能质量学术会议暨电能质量行业发展论坛论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈宇;电力电子变换系统的元件复用理论与方法[D];华中科技大学;2011年
2 王建华;分布式电源系统中非线性子系统相互作用研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 孙鹏菊;输出宽范围连续可调的变结构恒功率电源的研究[D];重庆大学;2011年
4 于吉超;低温等离子体汽油重整及对汽油机稀薄燃烧影响的研究[D];天津大学;2007年
5 姚雨迎;航天器多路精确稳压DC-DC变换器数字控制研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
6 王超;先进电力录波系统信息处理与数据压缩技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 高吉磊;单相PWM整流器谐波电流抑制算法研究[D];北京交通大学;2012年
8 何惠森;基于AC-DC开关电源系统的电磁兼容设计及稳定性研究[D];西安电子科技大学;2012年
9 张文;数字化光伏并网系统的逆变技术研究[D];华南理工大学;2013年
10 姜世公;微网孤岛运行模式下阻抗匹配关系和混杂特性研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黎继刚;锂离子动力电池管理系统的研究与实现[D];浙江理工大学;2010年
2 高上;液晶电视侧导光LED背光源设计与驱动控制技术[D];中国海洋大学;2010年
3 刘祥;单向电压型高频链逆变电源[D];哈尔滨理工大学;2010年
4 毛盾;模糊滑模及通用模型控制在DC/DC变换器控制系统中的应用研究[D];华东理工大学;2011年
5 马良柱;光纤声发射传感系统研究及应用[D];山东大学;2010年
6 程隽;15kW混合钳位五电平拓扑的建模研究[D];浙江大学;2011年
7 苏祥伟;可并网新型能量再生回馈装置的研制[D];浙江大学;2011年
8 郭晓龙;基于面阵CCD的微型紫外光谱仪设计[D];浙江大学;2011年
9 董锋;基于交流母线的光伏系统充放电技术研究[D];东华大学;2011年
10 张桢阳;大变比直流变换器若干关键技术问题研究[D];东华大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 原永滨;徐滨海;张晓峻;;船舶电力系统恒功率负载稳定性仿真研究[J];船舶工程;2011年06期
2 丘东元,张波,韦聪颖;改进式自主均流技术的研究[J];电工技术学报;2005年10期
3 王建华;张方华;龚春英;陈小平;;电压控制型Buck DC/DC变换器输出阻抗优化设计[J];电工技术学报;2007年08期
4 王建华;张方华;龚春英;朱成花;;带恒功率负载的DC/DC变换器起动过程分析[J];电工技术学报;2009年04期
5 杨晓平;张浩;马西奎;;基于ESAC标准的分布式电源系统稳定裕度监控[J];电工技术学报;2009年08期
6 马伟明;;电力电子在舰船电力系统中的典型应用[J];电工技术学报;2011年05期
7 李建兵;牛忠霞;周东方;师宇杰;;印制板平面变压器及其设计方法[J];电气应用;2006年02期
8 刘鹿生;;电力电子的高频数字控制[J];电力电子;2005年01期
9 毛昭祺,陈绍聂,吕征宇;一种提高Buck低压大电流电源效率的新方法[J];电力电子技术;2005年05期
10 王润新;刘进军;陈璐;张璞;;用于PFC设计的DC/DC变流器大信号行为模型[J];电力电子技术;2005年06期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王建华;分布式电源系统中非线性子系统相互作用研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 杨辉;在含有分布式电源的配电系统中继电保护协调问题的研究[D];华南理工大学;2010年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张亮;基于ADP1053数字控制DC/DC电源的研究[D];华南理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄济青,黄小军,侯秀英;通信电源发展综述[J];电信工程技术与标准化;2003年06期
2 朱成花,石健将,严仰光;直/直变换器输入滤波器的设计[J];电工技术学报;2004年01期
3 王建华;张方华;龚春英;陈小平;;电压控制型Buck DC/DC变换器输出阻抗优化设计[J];电工技术学报;2007年08期
4 杨相生;影响直流分布式电源系统稳定性的主要因素[J];甘肃科学学报;2003年02期
5 朱成花;严仰光;;一种改进的阻抗比判据[J];南京航空航天大学学报;2006年03期
6 郭立芝,赵录怀;计及动作时间的开关模型及其应用[J];西安交通大学学报;2003年12期
7 赵川红,徐德鸿,范海峰,陈刚;PWM加相移控制的双向DC/DC变换器[J];中国电机工程学报;2003年10期
8 胡育文,丁志刚,游志青;变压器副边电流箝位DC/DC ZVS全桥变换器[J];中国电机工程学报;2003年12期
9 许峰,徐殿国,柳玉秀;一种新型的全桥零电压零电流开关PWM变换器[J];中国电机工程学报;2004年01期
10 张方华,王慧贞,严仰光;推挽正激整流及其应用[J];中国电机工程学报;2004年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马永翔;郭云玲;;一种DC-DC变换器的设计[J];电气开关;2009年01期
2 ;如何选择便携DC-DC变换器的电感器[J];电子产品世界;1998年09期
3 郭龙钢,刘兆魁;DSP控制DC-DC软开关变换器[J];矿山机械;2004年08期
4 廖建兴;升压式DC-DC变换器LM2623[J];电子世界;2004年05期
5 王新生,张华强,徐殿国;PWM DC-DC变换器的一种改进的采样数据建模和分析方法[J];控制与决策;2004年12期
6 申帆,梁杰申;一种基于PWM控制方法的开关电容DC-DC变换器[J];广东自动化与信息工程;2004年02期
7 双木;DC-DC变换器适应定制电源和分布供电需要[J];电子产品世界;1997年10期
8 张方华,严仰光;推挽正激移相式双向DC-DC变换器[J];电工技术学报;2004年12期
9 胡宗波,张波,邓卫华,胡少甫;PWM DC-DC变换器混杂动态系统的能控性和能观性[J];电工技术学报;2005年02期
10 杨苹,吴捷,刘明建;基于变结构理论的DC-DC功率变换器建模[J];华南理工大学学报(自然科学版);2002年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 马学军;岳秀梅;;一种提高DC-DC变换器动态响应快速性的新方案及仿真研究[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
2 潘庭龙;纪志成;;三电平DC/DC变换器模糊控制器设计[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 常承志;付志红;苏向丰;;一种升压型脉冲跨周期调制DC/DC变换器的设计[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年
4 胡文金;周东华;;基于输入等价干扰的DC-DC变换器自适应控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 周宇飞;陈信怀;;电力电子中的混沌现象及其应用研究[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
6 阮新波;严仰光;;ZVZCS PWM DC/DC全桥变换器的分析[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
7 高炳山;方由艳;;R-L振动方向变换器的研究[A];2009年度全国物理声学会议论文集[C];2009年
8 陆治国;刘捷丰;王红莲;郑路遥;秦煜森;;两族基本非隔离型双输入DC-DC变换器[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年
9 王琛琛;李永东;;多电平变换器拓扑研究及其最新进展[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
10 林国庆;陈为;;新型恒功率输出开关变换器控制策略的研究[A];中国电工技术学会低压电器专业委员会第十一届学术年会论文集[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 四川唐华淼;降压DC-DC变换器[N];电子报;2009年
2 江西 吴建国;实用DC-DC变换器MAX630[N];电子报;2004年
3 四川 唐华淼 编译;绝缘型正负电压DC-DC变换器[N];电子报;2009年
4 深圳 吾生编译;高效率DC-DC变换器LT1934[N];电子报;2009年
5 刘金辉;升压型DC-DC变换器MAX761[N];电子报;2009年
6 湖南 漆江文;PWM降压式DC-DC变换器[N];电子报;2005年
7 成都 胥绍禹 摘译;充分利用电池能量的升压型DC/DC变换器[N];电子报;2008年
8 四川 唐华淼 编译;用UC3843A构成的反馈变换器[N];电子报;2009年
9 张达 编译;A/D变换器如何与数据总线连接[N];电子报;2010年
10 本报记者 江道辉;大功率DC——DC变换器因复合而更“美”[N];大众科技报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 佟强;数字DC-DC变换器动态性能和系统稳定性提高方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 李辉;采用串联网侧变换器的双馈异步风力发电系统运行和控制策略研究[D];重庆大学;2011年
3 杨嘉伟;电压源型变换器在电力系统中的若干应用[D];华中科技大学;2013年
4 王颖杰;LCL滤波的三相变换器并网关键技术研究[D];中国矿业大学;2012年
5 倪雨;全局滑模控制Buck变换器研究[D];西南交通大学;2010年
6 王树文;新型交直交电压源变换器的调制技术及相关问题的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
7 陈武;多变换器模块串并联组合系统研究[D];南京航空航天大学;2009年
8 黄文祥;HEV用四端口机电能量变换器耦合问题的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 汪剑鸣;PWM型DC/DC变换器基于混沌动力学的建模、控制及应用[D];天津大学;2003年
10 杜炜;基于数字控制器的多相并联Buck变换器的建模与研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 任晓琳;一种同步整流升压型DC-DC变换器的设计与研究[D];吉林大学;2010年
2 吕昌辉;连续导通模式的单电感多输出降压型DC-DC变换器[D];复旦大学;2010年
3 耿翔;采用PSM模式DC-DC变换器的最小能量跟踪电路的研究[D];电子科技大学;2011年
4 赵娟;升压式PFM DC-DC变换器的电路实现[D];电子科技大学;2004年
5 褚敏;高效率PWM调制DC-DC变换器的分析与设计[D];上海交通大学;2011年
6 刘丽娟;单周期控制DC/DC变换器研究[D];南京航空航天大学;2004年
7 刘春美;光伏发电系统移相全桥DC/DC变换器及控制方法研究[D];西安理工大学;2010年
8 杨亮;DC-DC开关变换器混沌现象的研究[D];天津大学;2004年
9 宋晨;单级不间断高功率因数AC/DC变换器研究[D];南京航空航天大学;2004年
10 贾儒彬;三相交错并联DC/DC变换器的拓扑优化与设计[D];山东大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026