電氣工程綜合設計報告buck電路閉環(huán)控制策略研究(參考版)
2025-03-26 11:15本頁面
【正文】 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，即對于突變負載的快速響應以及恢復的快速性。為了提高負載的瞬態(tài)響應速度，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載的瞬態(tài)響應速度。)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。低頻段增益比補償前增大了很多，并且以20dB每十倍頻穿越0dB線，系統(tǒng)穩(wěn)定，達到了預期的矯正的目的。補償后系統(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)。 bode(g)如圖所示。den=[ 1]?？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進行優(yōu)化設計，取設計變量為采用V2控制方法的目的是為了得到高速響應的電源，在頻域表現(xiàn)為更寬的帶寬，因此定義目標函數(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。如圖7所示為采用斜坡補償?shù)腣2控制環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)波形，其中vc為控制電壓；虛線v為輸出電壓的平均值；?mc為斜坡補償電壓的斜率；m1為輸出電壓紋波上升階段的斜率；?m2為輸出電壓紋波下降階段的斜率。這樣，兩個環(huán)路相互配合使得控制環(huán)在寬的頻率范圍保持高的增益，從而使得整個閉環(huán)系統(tǒng)具有較快的瞬態(tài) 響應。是上升沿的斜率；是開關頻率。為輸出包絡峰值電壓。其中PWM比較器等效為Fm1和Fm2兩個傳遞函數(shù)，并由控制策略唯一決定； E A為補償網(wǎng)絡其傳遞函數(shù)為Av。當開關管導通，截止時變換器電壓方程為： 設二極管的通態(tài)壓降VD=；電感內阻的壓降VL=；開關管導通壓降VON=；根據(jù)，可以求出TON=。(6) 開關頻率(fs)：100kHz。(4) 負載調整率SI≤5%。(2) 輸出直流電壓5伏。即： 當時，電感儲能，電感兩端的電壓為：……………………………………(3)當時，電感釋放能量，電感兩端的電壓為：………………………………………….(4)當時，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。當電感電流不連續(xù)時，則開關轉換器工作于DCM(current discontinuous mode)。 Buck 變換器傳遞函數(shù) 開關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成的系統(tǒng) ， 要建立一個既便于分析又精確的模型是相當困難的． 但是在所關心的信號頻率比開關頻率低的多時， 可以利用狀態(tài)空間平均法將開關系統(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
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