電氣工程綜合設(shè)計報告buck電路閉環(huán)控制策略研究-資料下載頁
2025-03-23 11:15本頁面
【正文】 )中的3個變量取小信號擾動代入式(7)，并忽略二階小信號變量，則可以分別得到如下的直流穩(wěn)態(tài)和交流小信號特性表達(dá)式將式(10)代入式(4)，可以得到V2控制buck變換器控制部分的傳遞函數(shù)：可得到如下圖所示V2控制的Buck變換器小信號模型 圖8 V2控制Buck變換器的小信號模型 V2控制器優(yōu)化設(shè)計控制器中的誤差放大器EA采用如圖所示的PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，傳遞函數(shù)為：式中 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) 采用優(yōu)化設(shè)計方法設(shè)P I D補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，假設(shè)功率級電路已經(jīng)達(dá)到設(shè)計要求，所以僅對控制器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計?？刂破鞯腇m1和Fm2由功率級的參數(shù)和控制策略確定，所以只對Av進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，取設(shè)計變量為采用V2控制方法的目的是為了得到高速響應(yīng)的電源，在頻域表現(xiàn)為更寬的帶寬，因此定義目標(biāo)函數(shù)為min（wc），wc為截止頻率，可以通過下式求得為保證電源工作穩(wěn)定性必須滿足以下兩個約束：增益裕量11≤K g≤5 0，相位裕量40≤ y≤1 0 0。第五章 電路仿真基于前文算出的Buck電路主電路參數(shù)和開環(huán)傳遞函數(shù)可得：num=[ ]。den=[ 1]。g=tf(num,den)。 bode(g)如圖所示。系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定，但低頻段增益低，需增加補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。補(bǔ)償后系統(tǒng)傳遞函數(shù)及伯德圖為：num=conv([ ],conv([200000/24472 200000/7],[1/4099 1]))；den=conv([ 1],conv([1 0],conv([1/ 1],[1/ 1])))；g1=tf(num,den)；bode(g1)。低頻段增益比補(bǔ)償前增大了很多，并且以20dB每十倍頻穿越0dB線，系統(tǒng)穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的矯正的目的。前面通過BUCK變換器的原理分析和建模以及V2控制環(huán)路的設(shè)計，最終的V2控制帶突變負(fù)載的電路圖，如下所示：圖1：V2控制帶突變負(fù)載的電路圖該電路是V2控制Buck變換器所帶負(fù)載為從20%~100%之間的突變負(fù)載，利用SABER軟件進(jìn)行仿真，觀察在負(fù)載大幅度突變時，該控制電路的瞬態(tài)響應(yīng)的速度，仿真波形如下圖所示：(注：恢復(fù)時間：當(dāng)負(fù)載突變時，電壓恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)值的百分之九十五，并且不再超出這個范圍所用的時間定義為恢復(fù)時間。)穩(wěn)態(tài)時波形：如圖所示，穩(wěn)態(tài)時電壓穩(wěn)定在5V，輸出電壓紋波≤50mV。突加負(fù)載部分波形：由此圖可得：突加80%負(fù)載時，電壓跌落200mv，恢復(fù)時間為50us.突卸負(fù)載部分波形：突卸80%負(fù)載，電壓超調(diào)210mv,恢復(fù)時間為40us.由前面的理論分析可知，電流控制和電壓控制的瞬態(tài)響應(yīng)速度都不是很快，所以就有了探究V2控制技術(shù)的必要性。為了提高負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)速度，所以引入了V2控制，V2由于其引入了電容的紋波，使V2控制的靈敏度要比電流型的要好一些，使其比電流有剛好的負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)速度。從上面的仿真分析中也得到了驗證，其恢復(fù)時間都遠(yuǎn)小于電流控制的恢復(fù)時間，而由于V2控制不對電流進(jìn)行控制，所以在實際使用中仍然需要加入額外的限流電路。通過實驗的仿真，了解到了V2作為一種新型的控制方式的明顯優(yōu)勢，即對于突變負(fù)載的快速響應(yīng)以及恢復(fù)的快速性。
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1