本文關(guān)鍵詞：數(shù)字DC-DC開關(guān)變換器的建模與控制方法的研究

  更多相關(guān)文章： DC-DC開關(guān)變換器 連續(xù)時間模型 離散時間模型 環(huán)路延時 數(shù)字電流控制

【摘要】：隨著數(shù)字技術(shù)的成熟,數(shù)字控制方法在開關(guān)變換器中的應(yīng)用也越來越廣泛。數(shù)字控制技術(shù)大大提高了開關(guān)變換器的控制性能、靈活性和可靠性,具備直接監(jiān)視、處理并適應(yīng)系統(tǒng)條件的能力,能夠滿足幾乎任何電源要求。數(shù)字開關(guān)變換器的性能不再由大量離散元器件的參數(shù)決定,而是由數(shù)字控制軟件和控制算法決定,這樣便可以減小開關(guān)變換器的體積,節(jié)約成本,并且大大提高了實現(xiàn)復(fù)雜算法的能力,此外還能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的整體控制等功能,因此,數(shù)字DC-DC開關(guān)變換器能夠很好的迎合電子設(shè)備應(yīng)用的要求。數(shù)字DC-DC開關(guān)變換器與模擬DC-DC開關(guān)變換器的區(qū)別在于控制環(huán)路,在數(shù)字控制環(huán)路中存在環(huán)路延時,因此,需要對數(shù)字DC-DC開關(guān)變換器進行建模,分析環(huán)路延時對DC-DC開關(guān)變換器的影響。為了進行比較,本文首先闡述了DC-DC開關(guān)變換器在不同工作模式下的工作過程,并建立模擬DC-DC開關(guān)變換器的連續(xù)時間模型,然后詳細分析數(shù)字DC-DC開關(guān)變換器的組成結(jié)構(gòu)及工作過程,建立其離散時間模型。在此基礎(chǔ)之上,進一步研究數(shù)字DC-DC開關(guān)變換器中存在的延時,分析了各部分延時產(chǎn)生的原因以及對環(huán)路的影響,并對傳統(tǒng)的滯后一拍控制方法進行時序分析。為了減小環(huán)路延時并解決滯后一拍控制方法中存在的采樣和延時問題,本文研究了無電流采樣的數(shù)字電流控制方法,該控制方法中不需要對電感電流進行采樣,通過電感電流估算算法對電感電流進行估算,實現(xiàn)數(shù)字電流控制。最后,以Buck變換器為例,通過Simulink進行仿真驗證所研究的控制方法的正確性。
【關(guān)鍵詞】：DC-DC開關(guān)變換器 連續(xù)時間模型 離散時間模型 環(huán)路延時 數(shù)字電流控制
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 緒論15-20
• 1.1 引言15-16
• 1.2 開關(guān)變換器發(fā)展概況16-17
• 1.3 數(shù)字DC-DC開關(guān)變換器研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本文研究重點18
• 1.5 本文主要內(nèi)容安排18-20
• 第二章 模擬DC-DC開關(guān)變換器及建模20-41
• 2.1 DC-DC開關(guān)變換器基本工作模式20-21
• 2.2 DC-DC開關(guān)變換器基本結(jié)構(gòu)及工作過程21-27
• 2.2.1 CCM21-23
• 2.2.2 DCM23-25
• 2.2.3 BCM25-27
• 2.3 模擬DC-DC開關(guān)變換器27-32
• 2.3.1 模擬DC-DC開關(guān)變換器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)27-28
• 2.3.2 模擬DC-DC開關(guān)變換器工作原理28-32
• 2.3.2.1 補償網(wǎng)絡(luò)28-32
• 2.3.2.2 脈沖寬度調(diào)制(PWM)32
• 2.4 非理想Buck變換器連續(xù)模型32-40
• 2.4.1 開關(guān)寄生參數(shù)等效換算33-36
• 2.4.2 時間平均等效電路36-37
• 2.4.3 直流等效電路37-38
• 2.4.4 交流小信號等效電路38-40
• 2.5 本章小結(jié)40-41
• 第三章 數(shù)字DC-DC開關(guān)變換器及建模41-57
• 3.1 數(shù)字控制Buck變換器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理41-45
• 3.1.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)42-43
• 3.1.2 數(shù)字補償器43-44
• 3.1.3 數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器(DPWM)44-45
• 3.2 非理想Buck變換器離散模型45-56
• 3.2.1 離散時間小信號模型45-47
• 3.2.2 一般模型推導(dǎo)47-56
• 3.2.2.1 環(huán)路延時47-49
• 3.2.2.2 模型推導(dǎo)49-52
• 3.2.2.3 非理想Buck變換器離散模型52-56
• 3.3 本章小結(jié)56-57
• 第四章 無電流采樣數(shù)字電流控制Buck變換器57-71
• 4.1 數(shù)字控制方法的延時分析57
• 4.2 改進數(shù)字電流控制原理57-59
• 4.3 無電流采樣數(shù)字電流控制Buck變換器59-66
• 4.3.1 電流控制器設(shè)計59-62
• 4.3.1.1 電感電流估算59-60
• 4.3.1.2 電感電流估算誤差分析60-61
• 4.3.1.3 電流控制方法61-62
• 4.3.3 電壓控制器設(shè)計62-66
• 4.3.3.1 使用雙線性變換的直接數(shù)字設(shè)計方法63-64
• 4.3.3.2 PI補償z域與p域轉(zhuǎn)換64-65
• 4.3.3.3 電壓環(huán)路補償設(shè)計65-66
• 4.4 仿真結(jié)果與討論66-69
• 4.5 本章小結(jié)69-71
• 第五章 總結(jié)與展望71-72
• 參考文獻72-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況77

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