隨著科技與社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步,人們對(duì)于電力電子裝置輸出的電能質(zhì)量要求也是越來(lái)越高。特別是如今國(guó)家號(hào)召大力發(fā)展新能源,可將像風(fēng)能、太陽(yáng)能等可持續(xù)能源轉(zhuǎn)化為電能供人們使用,然而這類(lèi)能源存在各類(lèi)干擾問(wèn)題或者大范圍波動(dòng)問(wèn)題。為了得到穩(wěn)定且高質(zhì)量的電能,開(kāi)關(guān)電源的控制方法近年來(lái)成為了各學(xué)者研究的熱點(diǎn)。相較于線性控制方法,非線性控制方法有著更好的魯棒性和穩(wěn)定性,其中無(wú)源性控制方法以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易加上魯棒性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用廣泛。以Buck-Boost型DC-DC變換器作為研究對(duì)象,對(duì)無(wú)源性控制方法進(jìn)行研究。無(wú)源性控制方法起源于網(wǎng)絡(luò)理論以及物理其他相關(guān)分支學(xué)科,主要從能量的角度來(lái)設(shè)計(jì)控制器�；跓o(wú)源性和耗散性的定義,結(jié)合其與穩(wěn)定性的關(guān)聯(lián),根據(jù)端口受控的耗散哈密頓系統(tǒng)進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)。首先采用等效電路的方法對(duì)Buck-Boost變換器的基本工作原理進(jìn)行詳細(xì)分析,根據(jù)電感電流是否連續(xù),推導(dǎo)出其兩種工作模式,在此基礎(chǔ)上建立了其在電感電流連續(xù)模式下的大信號(hào)模型、小信號(hào)模型和狀態(tài)空間平均模型。為了得到更好性能的Buck-Boost變換器系統(tǒng),首先將Buck-Boost變換器的數(shù)學(xué)模型變換... 

【文章來(lái)源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：97 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Buck-Boost變換器實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)Fig6-1.ExperimentaltestsystemsetupofBuck-Boostconverter

540的耐壓值為100V而IRLR7843的耐壓值為30V。本次設(shè)計(jì)的Buck-Boost變換器功率較低，因此選擇IRLR7843這款功率MOSFET作為Buck-Boost變換器的開(kāi)關(guān)管。而電感元件和電容元件的選取，通過(guò)一系列的計(jì)算即可得到，這里選取電感值為220μH，輸入電容值為470μF，輸出電容值為330μF，負(fù)載選擇為10Ω。由于DSP的電壓級(jí)為0~3.3V，而B(niǎo)uck-Boost變換器設(shè)計(jì)的輸出電壓為12V，因此需要圖中的xR和yR組成的輸出電壓的采樣電路，將輸出電壓按一定比例縮小后采樣進(jìn)入DSP中進(jìn)行運(yùn)算。其數(shù)量關(guān)系為youtoxy=+RVVRR(6-1)圖6-3Buck-Boost變換器主電路Figure6-3.Buck-Boostconvertermaincircuit6.3.2電流檢測(cè)回路設(shè)計(jì)此次課題設(shè)計(jì)的控制算法，需要Buck-Boost變換器的電感電流和輸出電壓這兩個(gè)反饋信號(hào)來(lái)設(shè)計(jì)算法。輸出電壓的采樣電路在上一節(jié)已經(jīng)介紹了，這里主要介紹以下電流采樣電路，主要用來(lái)對(duì)于電感電流和輸出電流進(jìn)行采樣。本次電流采樣電路主要是采用MAXIM公司的型號(hào)為MAX471的電流檢測(cè)芯片，MAX471是完整的雙向高邊電流檢測(cè)放大器，適用于便攜式PC，電話(huà)和其他電池或直流電源線監(jiān)控至關(guān)重要的系統(tǒng)。高端電力線監(jiān)控在電池供電系統(tǒng)中尤其有用，因?yàn)樗粫?huì)干擾電池中經(jīng)常出現(xiàn)的電池充電器或監(jiān)視器的接地路徑。

浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文66MAX471內(nèi)置35mΩ電流檢測(cè)電阻，可測(cè)量高達(dá)±3A的電池電流。對(duì)于需要更高電流或更高靈活性的應(yīng)用，這款器件均具有電流輸出，可通過(guò)單個(gè)電阻轉(zhuǎn)換為接地參考電壓，從而可實(shí)現(xiàn)各種電池電壓和電流。MAX471的開(kāi)路集電極SIGN輸出指示電流流動(dòng)方向，因此用戶(hù)可以監(jiān)控電池是否正在充電或放電。這款器件工作在3V至36V，溫度范圍小于100μA，最大關(guān)斷模式為18μA。這部分電路的設(shè)計(jì)圖如圖6-4所示，電流從芯片的RS+端流入，從RS-端流出。芯片的OUT端輸出的電壓值與流經(jīng)芯片的電流成一定的比例關(guān)系，其芯片內(nèi)部的電流增益比已經(jīng)預(yù)設(shè)為500μA/A。如圖6-4所設(shè)計(jì)的外圍電路中，芯片的OUT端和GND之間連一個(gè)2KΩ的電阻即可產(chǎn)生1V/A的電壓電流轉(zhuǎn)換比，即流過(guò)芯片的電流與芯片OUT端的電壓成1V/A的比例關(guān)系。圖6-4電流檢測(cè)電路Figure6-4.Currentdetectioncircuit6.3.3功率MOSFET驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)在6.3.1節(jié)中有說(shuō)到過(guò)，功率MOSFET其中一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，需要的驅(qū)動(dòng)電壓較校本次選擇IRLR7843這款功率MOSFET作為Buck-Boost變換器的開(kāi)關(guān)管，其耐壓值為30V，最大工作電流為161A，導(dǎo)通電阻為3.3mΩ。由于DSP的輸出電壓為0~5V，不足以驅(qū)動(dòng)功率MOSFET，需要功率MOSFET驅(qū)動(dòng)電路。比較各種方案，本次設(shè)計(jì)采用驅(qū)動(dòng)芯片IR2104的驅(qū)動(dòng)電路方案，其電路設(shè)計(jì)圖如圖6-5所示。IR2104是高電壓高速度的功率MOSFET和IGBT驅(qū)動(dòng)器，具有相關(guān)的高端和低端參考輸出通道。其專(zhuān)有的HVIC和鎖存免疫CMOS技術(shù)可實(shí)現(xiàn)堅(jiān)固的單片結(jié)構(gòu)。邏輯輸入與標(biāo)準(zhǔn)CMOS或LSTTL輸出兼容，可低至3.3V邏輯。輸出驅(qū)動(dòng)器具有高脈沖電流緩沖級(jí)，旨在實(shí)現(xiàn)最小的驅(qū)動(dòng)器交叉?zhèn)鲗?dǎo)。浮動(dòng)通道可用于驅(qū)動(dòng)高側(cè)配置的N溝道功率MOSFET或IGBT，其工作電壓為10至600伏。


本文編號(hào)：3069086