電氣工程綜合設(shè)計(jì)報(bào)告buck電路閉環(huán)控制策略研究-文庫吧
2025-03-08 11:15 本頁面
【正文】 uck變換器功率級模型及穩(wěn)態(tài)傳遞函數(shù)。對主功率電路進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)。第四章 從V2控制方案入手，設(shè)計(jì)控制電路。第五章 用Saber軟件對電路進(jìn)行仿真。第六章 總結(jié)了本文所做的工作。 第二章 Buck變換器控制方法簡介開關(guān)電源由功率級和控制電路兩部分組成。控制電路的功能是在輸入電壓、內(nèi)部參數(shù)、外接負(fù)載變化時(shí)，調(diào)節(jié)功率級開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間，使開關(guān)電源的輸出電壓或者電流保持恒定。因此，在開關(guān)電源的設(shè)計(jì)中，控制方法的選擇和設(shè)計(jì)對于開關(guān)電源的性能來說是十分重要的。采用不同的檢測信號和不同的控制電路會有不同的控制效果。 電壓型控制圖1所示為電壓型控制Buck變換器，圖2為其對應(yīng)的主要波形。從圖1可以看出，電壓型控制方法是利用輸出電壓采樣作為控制環(huán)的輸人信號，將該信號與基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行比較，并將比較的結(jié)果放大生成誤差電壓Ve。誤差電壓Ve與振蕩器生成的鋸齒波Vsaw進(jìn)行比較生成一脈寬與Ve大小成正比的方波，該方波經(jīng)過鎖存器和驅(qū)動電路(圖中未畫出驅(qū)動電路)驅(qū)動開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷，以實(shí)現(xiàn)開關(guān)變換器輸出電壓的調(diào)節(jié)。圖1電壓控制型 圖2電壓控制型波形圖電流型控制同時(shí)引入電容電壓和電感電流2個(gè)狀態(tài)變量作為控制變量，提高開關(guān)電源PWM控制策略的性能。由圖3和圖4可以看出，電流型控制方法和電壓型控制方法的主要區(qū)別在于：電流型控制方法用開關(guān)電流波形代替電壓型控制方法的鋸齒波作為PWM比較器的一個(gè)輸入信號。電流型控制方法的工作原理為：在每個(gè)周期開始時(shí)，時(shí)鐘信號使鎖存器復(fù)位開關(guān)管導(dǎo)通，開關(guān)電流由初始值線性增大，檢測電阻Rs上的電壓Vs也線性增大，當(dāng)Vs增大到誤差電壓也時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，使鎖存器輸出低電平，開關(guān)管關(guān)斷。直到下一個(gè)時(shí)鐘脈沖到來開始一個(gè)新的周期。圖3電流控制型 圖4電流控制型主要波形圖 V2控制由于V2型控制方法具有優(yōu)秀的動態(tài)性能，適用于電壓調(diào)整模塊等對動態(tài)特性要求比較高的場合。由圖3和圖5可以看出，V2控制方法與電流型控制方法的區(qū)別在于：V2控制方法用濾波電容電壓采樣代替了電流型控制方法中PWM比較器的電流采樣輸入。輸出電壓K反饋回來作為2個(gè)控制環(huán)的反饋量。V2控制方法穩(wěn)態(tài)時(shí)的工作原理為：在每個(gè)周期開始時(shí)，時(shí)鐘信號使鎖存器復(fù)位、開關(guān)管導(dǎo)通，開關(guān)電流iL由初始值線性增大。由于負(fù)載電流固定不變，所以該變化的電流完全通過濾波電容的ESR給濾波電容充電，從而在ESR上產(chǎn)生與電感電流斜率相同的壓降Vq(Vq=iL Rs)。該電壓即為內(nèi)環(huán)的采樣電壓。當(dāng)Vq增大到誤差電壓Ve時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，鎖存器輸出低電平，開關(guān)管關(guān)斷，直到下一個(gè)時(shí)鐘脈沖信號到來，開始一個(gè)新的周期。V2控制方法的穩(wěn)態(tài)波形如圖6所示。傳統(tǒng)的電流型控制事實(shí)上是控制電感電流。當(dāng)使用Buck變換器時(shí)，若電感在輸出部分，則電流型控制是非常有效的。但是對于反激變換器和boost變換器拓?fù)?，電感不在輸出部分，電流型控制的許多優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)不出來。V?？刂品椒ㄓ捎趦?nèi)環(huán)檢測點(diǎn)在輸出部分，提高了Buck變換器和正激變換器對輸入和輸出靜態(tài)和動態(tài)變化的響應(yīng)速度，解決了電流型控制方法存在的問題。V2控制方法由于內(nèi)環(huán)采用反饋輸出電壓的紋波，因而與電流型控制方法一樣，抗干擾能力差。當(dāng)占空比大于50％時(shí)，會產(chǎn)生次諧波振蕩，所以也要使用斜坡補(bǔ)償。V2控制方法可與普通的控制方法如定頻、定開通時(shí)間和滯環(huán)控制配合使用以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。在使用定關(guān)斷時(shí)間的V 2控制方法時(shí)可免于使用斜坡補(bǔ)償。V2控制方法對輸入和輸出電流都沒有直接控制，所以不
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