電氣工程綜合設(shè)計報告buck電路閉環(huán)控制策略研究(編輯修改稿)
2025-04-19 11:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 便于電源的并聯(lián)使用，需要額外的電路來進行過流保護。圖5 V2控制型 圖6 V2控制型主要波形圖第三章 Buck變換器原理分析及建模電源在各種電子系統(tǒng)中占有極其重要的位置。隨著電力系統(tǒng)的日趨復(fù)雜，規(guī)模的逐漸龐大，各種系統(tǒng)對電源的性能要求越來越高,需要采用更快速更穩(wěn)定的電源控制方法。數(shù)字化開關(guān)電源具有易于模塊化管理、體積小、穩(wěn)定性高、抗干擾能力強、控制靈活的特點。Buck變換器的輸出阻抗最低，對輸入電壓和負載的變化具有最快的響應(yīng)速度，且輸出電壓紋波最小。 Buck 變換器傳遞函數(shù) 開關(guān)電源的主回路是一個分段線性系統(tǒng)， 各段之間是不連續(xù)的， 控制 回路是一個線性系統(tǒng)． 對于這樣一個由分段線性和線性兩部分構(gòu)成的系統(tǒng) ， 要建立一個既便于分析又精確的模型是相當(dāng)困難的． 但是在所關(guān)心的信號頻率比開關(guān)頻率低的多時， 可以利用狀態(tài)空間平均法將開關(guān)系統(tǒng)近似為連續(xù)系統(tǒng) ， 在交流變量幅度與直流工作點相比足夠小的時候 ， 可以使用線性化的方法使非線性系統(tǒng)近似為線性系統(tǒng) 。 Buck電路的邊界條件 開關(guān)轉(zhuǎn)換線路是否工作在CCM或者DCM,主要取決于流過電感電流是否連續(xù)，當(dāng)電感電流連續(xù)時，則開關(guān)轉(zhuǎn)換器工作于CCM(current continuous mode)。當(dāng)電感電流不連續(xù)時，則開關(guān)轉(zhuǎn)換器工作于DCM(current discontinuous mode)。當(dāng)開關(guān)轉(zhuǎn)換線路工作于CCM/DCM邊界，對于buck線路而言，即流過電感的電流紋波與輸出電流相等即：…………………………….(1)由式(1)可得邊界條件為: ………………………………………(2)即:當(dāng)時，buck變換器工作在CCM模式；當(dāng)時，buck變換器工作在DCM模式；當(dāng)時，buck變換器工作在CCM/DCM邊界； buck變換器的DCM時的穩(wěn)態(tài)關(guān)系當(dāng)buck變換器工作在DCM時，則一個完整的周期分為三個部分(interval)。即： 當(dāng)時，電感儲能，電感兩端的電壓為：……………………………………(3)當(dāng)時，電感釋放能量，電感兩端的電壓為：………………………………………….(4)當(dāng)時，電容釋放能量，電感兩端的電壓為：…………………………………………………..(5)依據(jù)電感的伏秒平衡原理可得：…………………………………………………(6)式中：. CCM時AC等效電路模型(AC equivalent circuit Modeling)建立，考慮輸出電感的寄生阻抗DCR,輸出電容的寄生阻抗ESR。當(dāng)時: …………………………….(7)……………………………..(8) 當(dāng)時：…………………………………….(9)……………………………..(10)使用平均值近似代替小紋波量，即：、將上述式子代入式(11)、(12)、(13)、(14)并計算電感電壓平均值及電容電流平均值得：……….......(11)…………………………….(12)平均輸入電流的平均值為： ………………………………..(13)構(gòu)建在靜態(tài)工作點（I、V、D）的小信號ac 模型，即有： 使用上述式子代替式(15)、(16)、(17)并消除DC term(直流分量)得：…………
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