【正文】 tVtVTtV ))()(()( ???? (317) 我們適當(dāng)調(diào)節(jié) KD， 當(dāng) KD= 再次仿真。 根據(jù) PID 各部分參數(shù)對(duì)系統(tǒng)過程的影響，我們適當(dāng)減少 Ki 即增大積分時(shí)間常數(shù) ,減弱積分作用，可以有效優(yōu)化波形 ,令 Ki=。 =， Ki=0 圖 34 試湊仿真圖 (b) 根據(jù)前面的口訣調(diào)節(jié)，完全可以找到相對(duì)穩(wěn)定的 Kp，上圖的就可以達(dá)到了相對(duì)穩(wěn)定的情況，但是還可以在改進(jìn)一下，反復(fù)嘗試，達(dá)到最優(yōu)的控制效果。 圖 33 試湊仿真圖（ a) 第 3 章 電路參數(shù)計(jì)算及控制器設(shè)計(jì) 20 從仿真結(jié)果看，校正前該系統(tǒng)在階躍輸入下是穩(wěn)定的，但是存在明顯的穩(wěn)定時(shí)間過長的弱點(diǎn)。 然后回到 PSIM 主界面，就可以開始仿真了。調(diào)節(jié)過程很枯燥，要耐心。記錄此時(shí)的 KP 和臨界振蕩的振蕩周期 T。理想的曲線具有兩個(gè)波，前高后低 4 比 1。其曲線的偏離和回復(fù)很慢，積分時(shí)間可以往下調(diào)節(jié)。 PID 參數(shù)整定口訣： 參數(shù) 整定尋最佳，從小往大順序找。比如一個(gè)調(diào)節(jié)閥開關(guān)動(dòng)作時(shí)間 60s，即可以用 PI，也可以用 PID，效果都還可以，但是本系統(tǒng)的開關(guān)動(dòng)作時(shí)間很短。 KD 增加有利于提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度 ,使超調(diào)量減少 ,穩(wěn)定性也得到增加 ,但減弱對(duì)干擾的抑制能力。例如，一臺(tái)全自動(dòng)洗衣機(jī)可以辨別衣服是否洗干凈的反 饋，可以在反饋后做出切斷電源的動(dòng)作，它就是一個(gè)典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號(hào)與系統(tǒng)給定值信號(hào)相反，則稱為負(fù)反饋 ( Negative Feedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù)反饋，又稱負(fù)反饋控制系統(tǒng)。所以對(duì)于電壓環(huán)而言，相當(dāng)于一個(gè)比例環(huán)節(jié)，構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。2，電壓 閉環(huán)控制系統(tǒng)，以斜率補(bǔ)償，這使得電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的峰值 。 然而根據(jù)文獻(xiàn) [24]，平均電壓閉環(huán)控制系統(tǒng)具有用于峰值電壓的閉環(huán)控制系電壓放大器統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1，平均電壓閉環(huán)控制系統(tǒng)，具有高增益，可以更準(zhǔn)確地跟蹤當(dāng)前設(shè)定值 。所以本課題采用單閉環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)電壓電流來 Boost_flyback 變換器進(jìn)行控制。 Boost 電路二極管設(shè)計(jì) 其承受最大反向電壓為 Boost 電路的輸出電壓和 MOS 管一樣，為 66V，電流為Boost 電路的最大電流： 5201 0 0m a x ??? inVPI (315) 設(shè)其最大反向電壓為 100V，最大電流為 10A。 *1 6 0 010*102RT4C 6 ??? (313) 電容值取得越大濾波效果越好，在實(shí)際電路中 取值 220uf。 濾波電容參數(shù)設(shè)計(jì) 在次 級(jí) Boost 變換器和次級(jí) Flyback 變換器有相同的電壓和電流，由于輸出的電壓紋波的有限制條件，為了確保輸出電壓的穩(wěn)定。當(dāng)輸入最小，輸出為最大， MOS管關(guān)斷時(shí)， MOS 管兩端的電壓最高。 )()1()1( 1)()1( 111)1(1)1(11212222111212eseLeDDeLiorrDNNRDrrrrRDDNNDKDDNNVV???????????????? (31) iDDVVVK 21?? (32) 在忽略等效電阻的情況下： )1(1 12DDNNVViO ??? (33) 設(shè)最大占空比為 ，最小輸入 20V，最大輸出 400V 代入上式，得匝數(shù)比 n=7。只是簡單的進(jìn)行了對(duì)其可靠性的分析，設(shè)計(jì)可靠性的理論驗(yàn)證，下面會(huì)進(jìn)行具體的參數(shù)設(shè)計(jì)和具體的仿真研究。 13 本章小結(jié) 本章介紹了 Boost_Flyback 電力變換器的工作原理，分析了此電力變換器在系統(tǒng)中的功能作用。 Ts 代表開關(guān)周期 。 因?yàn)槊恳粋€(gè)開關(guān)周期都是非常短暫的 , 所以我們在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)用空間狀態(tài)平均法來綜合兩個(gè)階段的方程 , 可得到一個(gè)有關(guān)輸出電壓和開關(guān)頻率的非線性狀態(tài)方程。以恒定頻率以及控制穩(wěn)態(tài)分析策略在可變頻率模式的變形回掃變換器。一個(gè)平均電路模型可以表示的寄生電阻效應(yīng)升壓轉(zhuǎn)換器 。如圖216[t2,t3]。如圖 215 [t1,t2]。在此階段，反激電感的電流持續(xù)上升直至 t1時(shí)升到峰值，存儲(chǔ)的能量增加到最大值，同時(shí)次級(jí)二極管被放置在反激式變換器 D1偏置反向， Boost的續(xù)流二極管 D2關(guān)斷。斷續(xù)模式的下一級(jí)電流維持時(shí)間短于開關(guān)管的截止時(shí)間。臨界連 續(xù)的電流決定電感值。理想假設(shè)如下： (1)變換器以工作在穩(wěn)定狀態(tài)； (2)濾波電感足夠大，以保證在功率開關(guān)的一個(gè)周期中，其電流基本不變； (3)電路中所有元器件均為理想器件。 Boost— flyback 采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)的變換器輸出端，提升了輸出的電壓其增益，變換器采用兩路并聯(lián)輸入輸出串聯(lián)的方案，更大的提高了變換器其電壓的增益，同時(shí)減弱了器件的應(yīng)力、減弱了輸出輸入電流或電壓的紋波，對(duì)于具有反激電路的變換器，一樣的關(guān)開管電流應(yīng)力，得以實(shí)現(xiàn)更高的功率輸出。 Boost 與 Flyback 變換器輸入級(jí)具有相同的結(jié)構(gòu)，將兩個(gè)變換器的輸入級(jí)共用、輸出級(jí)串聯(lián)則構(gòu)成了 BFC，中 Lp、 Ls 和 Lk分別為變壓器的激磁電感和漏感， NP 和 NS分別為變壓器原副邊繞組，且 NS:NP=n。 第五章對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)，并針對(duì)研究過程中存在的問題提出了工作展望。為了獲得高增益、高效率的直流變換器，本文的主要研究內(nèi)容如下： 第一章介紹了課題的研究背景、研究意義，講述了非隔離型高增益直流變換器的研究現(xiàn)狀、研究熱點(diǎn)與方向。引入耦合電感、 Boost、 Boost 組合變換等可以實(shí)現(xiàn)利用變壓器漏感能量，并實(shí)現(xiàn)開關(guān)管關(guān)斷電壓降低，針對(duì)本設(shè)計(jì)的參數(shù)要求， Boostflyback 變換器是最合適的變換器。 輸出電壓會(huì)有較大的紋波 ,負(fù)載調(diào)整精度不高 ,因此輸出功率受到限制 ,通常應(yīng)用 150W 以下。 6 Flyback 電路工作原理 Flyback 主要用在 250W 以下的電路中，其中的變壓器既有變壓器的作用，也有電感的作用。普通的 Boost 電路造成電路很大損耗，嚴(yán)重的電磁干擾，可靠性不高，由于開關(guān)的頻率持續(xù)升高，此現(xiàn)象會(huì)更加突出。 經(jīng)典 Boost 變換器要實(shí)現(xiàn)高電壓增益需寬占空比導(dǎo)通，然而寬占空比導(dǎo)通、高 壓輸出下二極管反向恢復(fù)會(huì)造成嚴(yán)重的開關(guān)損耗及電磁干擾等問題；高匝比的反激變換器可以實(shí)現(xiàn)高電壓增益，但在低壓輸入高壓輸出的場合原邊匝數(shù)少，漏感大，需箝位電路限制開關(guān)器件電壓應(yīng)力，能量不能高效地傳輸。 傳統(tǒng)的 Boost 變換器工作原理 升壓式變換器，是一種輸出電壓高于輸入電壓的單管 非 隔離直流變換器。 (B): 輸出側(cè)單電容結(jié)構(gòu)耦合電感高增益直流變換器 輸出側(cè)單電容結(jié)構(gòu)耦合電感高增益直流變換器，合理的設(shè)置耦合電感的匝比 n，可以獲得較大的變換器電壓增益，漏感的能量通過二極管 D1 以及箝位電容 Cc實(shí)現(xiàn)無損的轉(zhuǎn)移；在此基礎(chǔ)之上，提出了有源箝位的單電容輸出耦合電感高增益變換器可以實(shí)現(xiàn)功率開關(guān)管以及箝位開關(guān)管的零電壓開關(guān)，提高了開關(guān) 頻率。 圖 (左 )所示為耦合電感采用半波整流形式而衍生出的 Boost反激變換器的拓 4 撲結(jié)構(gòu)，變換器的輸出電壓為 Boost 電路與反激電路輸出之和，增加耦合電感的匝比n，可以獲得很大的電壓增益。 CSD 1D 3L 2L 1D 2V iR LC 1D 1LD 2v iD 3C 2R LC 3S (a)開關(guān)電感 Boost 變換器 (b)開關(guān)電容 Boost 變換器 圖 12 輸出側(cè)多電容串聯(lián)結(jié)構(gòu)耦合電感高增益直流變換器 耦合電感高增益直流變換器 同樣的，耦合電感的副邊繞組具有電源的性質(zhì)。 而此變換器缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在： (1)因占空比不能過大的限制，該變換器的電壓增益大部分 情況不高于 10 倍 ； (2)輸出電壓即為功率開關(guān)管的電壓應(yīng)力，這會(huì)給開關(guān)管帶來非常大的導(dǎo)通電阻，因?yàn)榫哂休^大的輸入電流的高增益變換器，開關(guān)管會(huì)產(chǎn)生很大的導(dǎo)通損耗； 輸出電壓即為輸出端的二極管電壓產(chǎn)生的應(yīng)力，在硬關(guān)斷的條件下，具有較大的第 1 章 緒論 3 反向恢復(fù)損耗。 開關(guān)單元高增益直流變換器 電感、電容作為儲(chǔ)能元件，具有電源的性質(zhì)，將開關(guān)管、二極管與儲(chǔ)能元件相組合，構(gòu)成開關(guān)單元，通過控制開關(guān)管導(dǎo)通 /關(guān)斷狀態(tài)的切換，改變變換器中多個(gè)儲(chǔ)能元件間的連接方式，可以達(dá)到高電壓增益的效果。 圖 11 實(shí)例原理演示圖 2 高增益變換器的現(xiàn)狀 現(xiàn)廣泛采用的升壓變換器電路可分為兩類：一類是變壓器隔離方式，典型電路是Boost 升壓電路和 Flyback 升壓電路；另一類是非隔離的 C 耦合式或開關(guān)式電容， Boost 電路的優(yōu)點(diǎn)是可以是輸入電流連續(xù)，并且在整個(gè)輸入電壓的正弦周期都可以調(diào)制，因此可以獲得很高的功率因數(shù)，該電路的帶你干電流即為輸入電流，因而容易調(diào)節(jié)，同時(shí)開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)與輸出共地，股驅(qū)動(dòng)簡單，此外輸入電流連續(xù)，開關(guān)管的電流峰值較小，因此對(duì)輸入電壓變化適應(yīng)強(qiáng)。 近年來，對(duì)于利用太陽能來光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了很深入的研究，所以取得了前所未 有的發(fā)展，通過太陽能的光伏并網(wǎng)發(fā)電成為利用太陽能的主要方式之一。在中國可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃報(bào)告中明確提出：到 20xx 年，太陽能發(fā)電總?cè)萘窟_(dá)到 30 萬 kW，到 2020 年達(dá)到 180 萬kW，到 2050 年將達(dá)到 60000 萬 kW。High turn ratio of the flyback converter can achieve high voltage gain, but in place of low voltage input highvoltage output less the original edge number of turns, the leakage inductance of the big, need to clamp circuit limit switch voltage stress, energy of effective transmission. The main contents are as follows: elaborated FlybackBoost nonisolated DCDC converter works in high this basis, the design parameters of various ponents is to advantages and disadvantages of the traditional Boost DCDC converter, this device preserves the advantagesthe oftraditional Flyback converter device which are less number ponents ,small and simple circuit structure , but also has a high voltage gain and it determines this DC converter based on the cascade technology. Analysis of DC converter dynamic characteristic, and DC converter is get design PI from controllerthe right model ,which can reduces the dynamic response time, improves noise immunity, and enhances the system Steady setting method is used to make the meet the requirements of PID parameters, gives the reasonable index requirements of PID parameters. Based on the series of DC converter technology different modes of simulation debugging, output voltage and current waveforms are tested under different conditions. By analyzing the simulation results, the feasibility of the converter to achieve a high boost ratio and low output ripple. Key words: high gain； Flyback_bo