隨著科技與社會的不斷發(fā)展進(jìn)步,人們對于電力電子裝置輸出的電能質(zhì)量要求也是越來越高。特別是如今國家號召大力發(fā)展新能源,可將像風(fēng)能、太陽能等可持續(xù)能源轉(zhuǎn)化為電能供人們使用,然而這類能源存在各類干擾問題或者大范圍波動問題。為了得到穩(wěn)定且高質(zhì)量的電能,開關(guān)電源的控制方法近年來成為了各學(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,其中無源性控制方法以其結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)現(xiàn)容易加上魯棒性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、動態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用廣泛。以Buck-Boost型DC-DC變換器作為研究對象,對無源性控制方法進(jìn)行研究。無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設(shè)計控制器�；跓o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。首先采用等效電路的方法對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)模式下的大信號模型、小信號模型和狀態(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... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Buck-Boost變換器實(shí)驗測試平臺Fig6-1.ExperimentaltestsystemsetupofBuck-Boostconverter

540的耐壓值為100V而IRLR7843的耐壓值為30V。本次設(shè)計的Buck-Boost變換器功率較低，因此選擇IRLR7843這款功率MOSFET作為Buck-Boost變換器的開關(guān)管。而電感元件和電容元件的選取，通過一系列的計算即可得到，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的電壓級為0~3.3V，而Buck-Boost變換器設(shè)計的輸出電壓為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電流檢測回路設(shè)計此次課題設(shè)計的控制算法，需要Buck-Boost變換器的電感電流和輸出電壓這兩個反饋信號來設(shè)計算法。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，主要用來對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公司的型號為MAX471的電流檢測芯片，MAX471是完整的雙向高邊電流檢測放大器，適用于便攜式PC，電話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，因為它不會干擾電池中經(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電流檢測電阻，可測量高達(dá)±3A的電池電流。對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，可通過單個電阻轉(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的開路集電極SIGN輸出指示電流流動方向，因此用戶可以監(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)計的外圍電路中，芯片的OUT端和GND之間連一個2KΩ的電阻即可產(chǎn)生1V/A的電壓電流轉(zhuǎn)換比，即流過芯片的電流與芯片OUT端的電壓成1V/A的比例關(guān)系。圖6-4電流檢測電路Figure6-4.Currentdetectioncircuit6.3.3功率MOSFET驅(qū)動電路設(shè)計在6.3.1節(jié)中有說到過，功率MOSFET其中一個優(yōu)點(diǎn)就是驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)簡單，需要的驅(qū)動電壓較校本次選擇IRLR7843這款功率MOSFET作為Buck-Boost變換器的開關(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)動功率MOSFET，需要功率MOSFET驅(qū)動電路。比較各種方案，本次設(shè)計采用驅(qū)動芯片IR2104的驅(qū)動電路方案，其電路設(shè)計圖如圖6-5所示。IR2104是高電壓高速度的功率MOSFET和IGBT驅(qū)動器，具有相關(guān)的高端和低端參考輸出通道。其專有的HVIC和鎖存免疫CMOS技術(shù)可實(shí)現(xiàn)堅固的單片結(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)動器具有高脈沖電流緩沖級，旨在實(shí)現(xiàn)最小的驅(qū)動器交叉?zhèn)鲗?dǎo)。浮動通道可用于驅(qū)動高側(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：3069086