本文關鍵詞：帶恒功率負載的有源阻尼Boost變換器的研制

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【摘要】：越來越多的高性能變換器系統(tǒng)由閉環(huán)反饋DC/DC變換器級聯(lián)而成,后級閉環(huán)反饋DC/DC變換器在穩(wěn)定工作時具有恒功率負載特性,恒功率負載(CPL)的負阻抗特性會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。有源阻尼(Active damping)的方法可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,而且不給系統(tǒng)帶來額外損耗。本文就帶恒功率負載的Boost變換器系統(tǒng)為研究對象,利用有源阻尼的方法來解決系統(tǒng)的不穩(wěn)定性問題。本文所研究的系統(tǒng)是由前級有源阻尼Boost變換器與后級Buck變換器級聯(lián)構成,其中前級Boost變換器是應用有源阻尼法與電壓外環(huán)控制相結合的方法進行控制,后級Buck變換器作為系統(tǒng)的恒功率負載。本文通過利用狀態(tài)空間平均法對Boost變換器進行建模分析,詳細分析了恒功率負載對系統(tǒng)造成不穩(wěn)定性的原因,通過引入有源阻尼的方法,在控制電壓端減去輸入電感電流與相關系數(shù)的乘積,相當于給電感串連一個虛擬電阻來補償恒功率負載的負阻抗特性,得到有源阻尼法與電壓外環(huán)相結合的控制策略。利用MATLAB軟件對帶恒功率負載的有源阻尼Boost變換器進行開環(huán)仿真,仿真結果表明有源阻尼的方法能夠有效地解決恒功率負載帶來的不穩(wěn)定性問題,而且使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能。最后,基于DSP2812研制了一臺300W的有源阻尼Boost變換器實驗樣機。同時,研制了一臺基于SG3525AN控制的閉環(huán)Buck變換器作為系統(tǒng)的恒功率負載,與有源阻尼Boost變換器級聯(lián)組成帶恒功率負載的有源阻尼Boost變換器系統(tǒng)。通過對系統(tǒng)樣機進行實驗測試,驗證了帶恒功率負載的有源阻尼Boost變換器具有良好的穩(wěn)定性和動態(tài)性能。
【關鍵詞】：有源阻尼 Boost變換器 電壓外環(huán) 恒功率負載 穩(wěn)定性
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 課題研究背景和意義10-13
• 1.1.1 課題研究背景10-13
• 1.1.2 課題研究意義13
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 恒功率負載研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 有源阻尼方法研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 課題研究目標與內容17-19
• 1.3.1 課題研究目標17
• 1.3.2 課題研究內容17-19
• 第二章 帶恒功率負載的有源阻尼Boost變換器的建模分析19-32
• 2.1 恒功率負載負阻抗特性分析19
• 2.2 有源阻尼Boost變換器的建模分析19-26
• 2.2.1 Boost變換器的建模分析19-22
• 2.2.2 帶恒功率負載的Boost變換器的特性分析22-23
• 2.2.3 有源阻尼的方法應用在帶恒功率負載的Boost變換器23-26
• 2.3 控制器的設計26-27
• 2.4 有源阻尼Boost變換器仿真分析27-31
• 2.5 本章小結31-32
• 第三章 有源阻尼Boost變換器的設計32-49
• 3.1 有源阻尼Boost變換器主電路的設計32-36
• 3.1.1 EMI濾波器的設計32-33
• 3.1.2 整流橋的選取33-34
• 3.1.3 Boost變換器升壓電感的設計34-35
• 3.1.4 Boost變換器輸出電容的選取35
• 3.1.5 MOSFET開關管和輸出二極管的選取35-36
• 3.2 控制電路的設計36-42
• 3.2.1 DSP控制芯片的介紹36
• 3.2.2 采樣電路的設計36-38
• 3.2.3 控制器的設計38-42
• 3.3 驅動電路的設計42
• 3.4 軟件設計42-46
• 3.4.1 PWM發(fā)生原理以及采樣設置42-43
• 3.4.2 程序設計流程圖43-44
• 3.4.3 控制器的設計44-45
• 3.4.4 軟啟動設計45-46
• 3.5 輔助電源的設計46-48
• 3.5.1 主電路元器件選取47
• 3.5.2 變壓器的設計47-48
• 3.6 本章小結48-49
• 第四章 Buck變換器的設計49-61
• 4.1 Buck變換器的工作原理49-51
• 4.1.1 Buck變換器基本結構49-50
• 4.1.2 Buck變換器的工作模態(tài)50-51
• 4.2 Buck變換器的主電路設計51-53
• 4.2.1 儲能濾波電感的設計51-52
• 4.2.2 主開關管和續(xù)流二極管的選取52-53
• 4.2.3 輸入電容和輸出電容的選取53
• 4.3 Buck變換器控制電路的設計53-59
• 4.3.1 控制芯片的選取53-54
• 4.3.2 開關頻率的設定54
• 4.3.3 控制器的設計54-59
• 4.4 Buck變換器驅動電路的設計59
• 4.5 輔助電路的設計59-60
• 4.6 本章小結60-61
• 第五章 實驗結果與分析61-70
• 5.1 實驗樣機61-63
• 5.2 實驗結果63-69
• 5.2.1 輔助電源實驗結果及分析63-64
• 5.2.2 Buck變換器實驗結果及分析64-66
• 5.2.3 有源阻尼Boost變換器實驗結果及分析66-68
• 5.2.4 系統(tǒng)分析68-69
• 5.3 本章小結69-70
• 第六章 總結與展望70-72
• 6.1 課題總結70-71
• 6.2 展望71-72
• 參考文獻72-76
• 附錄76-77
• 致謝77-78
• 在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果78

【參考文獻】

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本文編號：971360