基于规则和基于Transformer的文本挖掘方法在非结构化临床自由文本中检测SGLT2抑制剂提及的比较评估

《Technologies》：Comparative Evaluation of Rule-Based and Transformer-Based Text-Mining Methods for Detecting SGLT2 Inhibitor Mentions in Unstructured Clinical Free Text Attila Csaba Nagy

　　

本论文提出了一种为改进型非反相降压/升压（MNI-SDU）直流-直流（DC-DC）转换器开发的改进开关策略。与先前研究的开关策略不同，研究人员提出的方法改变了触发序列，进而改变了等效电路，且无需增加开关频率。该开关技术改变了用于选择转换器电容的方程，使得在保持与先前操作相同电容的同时，电容上产生不同的电压纹波。研究人员通过理论解释介绍了所提出的开关技术，并通过一个570 W的原型实验验证了该方法的可行性。结果表明，新的操作减少了电容容量，并实现了两个电容均超过58%的电压纹波降低，同时保持了期望的操作、指定的电容值和电压调节。所提出的策略为电池调节和可再生能源系统中的高性能功率转换器提供了一种紧凑有效的解决方案。

论文解读：基于异步相移时间偏移调制的MNI-SDU转换器电压纹波降低策略

研究背景与问题：在现代电力电子领域，直流-直流（DC-DC）转换器广泛应用于可再生能源系统、电动汽车和便携式设备中，其关键需求包括高效率、紧凑设计和低电压/电流纹波。传统的非反相升降压（Buck-Boost）拓扑通常存在脉动输入电流或冗余功率处理问题。近年来，改进型非反相降压/升压（MNI-SDU）转换器（一种能实现非脉动输入电流和非反向输出电压的拓扑结构）被提出，并通过同步两状态调制（STSS）实现基本调节。后续研究引入了异步调制与时间偏移（AMTO）策略，通过增加一个开关状态改善了电流纹波和半导体应力，但电容电压纹波仍有优化空间。现有文献中，纹波降低技术多集中于升压转换器的交错技术，而针对非反相升降压转换器电容电压纹波的系统性改进方法尚不充分。为此，研究人员旨在开发一种新的开关策略，在不增加开关频率、不改变电压应力的情况下，显著降低MNI-SDU转换器中两个电容的电压纹波，从而提升功率密度和系统可靠性。

研究内容与结论：研究人员提出了一种异步相移时间偏移调制（APSMTO）策略。该策略通过改变PWM（脉冲宽度调制）信号的生成方式，使开关状态在降压与升压模式下自动变化，从而改变了电容电流的充放电模式。理论分析表明，APSMTO的平均模型与稳态特性与先前策略一致，但电容电压纹波表达式不同。实验在一个570 W的原型（输入电压200–250 V，输出电压220 V，开关频率100 kHz，时间偏移δ=0.5）上进行，并与STSS和AMTO进行比较。结果表明：与STSS相比，APSMTO使传输电容电压V_C1降低62.4%（降压）和70%（升压），输入电流纹波Δi_L1降低60%（降压）和46.7%（升压），输出电容电压纹波Δv_C2降低87.3%（降压）和82.2%（升压），半导体应力降低约33%；与AMTO相比，APSMTO在保持V_C1、应力及电流纹波不变的同时，实现了Δv_C1降低58.3%（降压）和58.8%（升压），Δv_C2降低70.8%（降压）和67.6%（升压）。动态测试表明，在负载变化、输入电压波动和参考电压阶跃下，输出均能稳定调节。论文发表在《Technologies》期刊。该研究为MNI-SDU转换器提供了一种简单有效的紧凑化方案，特别适用于电池调节系统和可再生能源接口。

关键技术方法：本研究采用以下主要技术方法：（1）异步相移时间偏移调制（APSMTO）策略，通过修正PWM生成电路，使降压模式下的开关状态{1,0}、{0,0}、{0,1}与升压模式下的{1,0}、{1,1}、{0,1}自动切换，且占空比D满足D+δ≤1（δ为时间偏移，通过流程图方法根据电压增益需求选定为0.5）；（2）基于状态空间平均法推导MNI-SDU转换器在两种模式下的通用平均模型（31）-（34）及稳态关系；利用增量近似法导出电感电流纹波（40）-（41）和电容电压纹波（42）-（45）的解析表达式；（3）PI-PI电流模式控制器设计，基于小信号线性化（47）-（48）得到传递函数，通过环路整形（loop-shaping）技术整定内外环PI参数（kp_i=0.3, ki_i=2800, kp_v=0.003, ki_v=56），实现内环带宽10 kHz和相位裕度40°，外环带宽400 Hz和相位裕度85°；（4）实验验证采用570 W实验室原型，使用DSP TMS320F28335实现调制和控制，传感器包括CLN-50电流传感器和LV-25P电压传感器，测试涵盖稳态、负载阶跃（570 W/285 W）、输入电压变化（200–250 V）和参考电压阶跃（200–250 V）。

研究结果：

**4.1. PI-PI电流模式控制器**：通过小信号线性化得到输入电流～i_L1/～d和输出电压～v_C2/～d的传递函数，发现～v_C2/～d为非最小相位系统，因此采用双环电流模式控制。通过环路整形，内环（电流环）PI参数设为kp_i=0.3, ki_i=2800，带宽10 kHz，相位裕度40°；外环（电压环）PI参数设为kp_v=0.003, ki_v=56，带宽400 Hz，相位裕度85°，增益裕度20 dB。该控制器应用于所有实验。

**4.2. 闭环测试**：稳态测试在不同电压增益（降压G=0.88，单位增益G=1，升压G=1.1）下进行，测量结果表明平均电流和电压与理论吻合，验证了平均模型。图14-16分别展示了状态变量、电流纹波和电压纹波的波形。与STSS和AMTO的对比（表2和表3）显示，APSMTO在电容电压纹波上实现显著降低：Δv_C1和Δv_C2在降压模式下分别降低58.3%和70.8%（相比AMTO），在升压模式下分别降低58.8%和67.6%。图17的纹波对比曲线进一步表明，在增益0.75–1.25范围内，APSMTO的电压纹波优势最明显。此外，负载阶跃（570W→285W）测试（图18）中输出稳定；输入电压从200V斜升至250V（图19）时输出恒定220V；参考电压阶跃（200V→250V，图20）实现准确跟踪。实验也指出局限性：增益随δ增加而减小，策略最适用于双开关升降压转换器且在近单位增益下效果最佳，开关接近临界占空比。

讨论与结论：研究人员讨论了APSMTO的优势与局限，指出该策略可推广至其他双开关升降压拓扑（如级联升降压转换器）。结论部分翻译如下：本论文提出了一种用于改进型非反相降压/升压（MNI-SDU）直流-直流（DC-DC）转换器的新开关策略。所提出的触发序列改变了开关周期中的等效电路，从而导出了一组新的电容选择方程，同时保持了与先前操作模式相同的平均模型和稳态行为。所提出开关策略（APSMTO）的主要优势在于能够降低指定输出电压纹波所需的电容值。在570 W实验室原型上获得的仿真和实验结果证实了理论预测。新操作实现了两个电容电压纹波均降低超过58%的显著效果。此外，与AMTO策略相比，半导体上的电压应力和电感上的电流纹波保持不变，保持了高效率和稳定的动态响应。因此，所提出的方法为MNI-SDU转换器中增强功率密度和减小元件尺寸提供了一种简单而有效的途径。这些改进使该转换器在电池调节系统、可再生能源接口和紧凑型直流微电网中更具吸引力，因为在这些应用中，尺寸减小、高效率和低纹波是关键设计要求。