本文關(guān)鍵詞：脈沖負(fù)載直流變換器輸出動態(tài)響應(yīng)的研究

  更多相關(guān)文章： 動態(tài)響應(yīng) 交錯并聯(lián) 耦合電感 AVP控制

【摘要】：提高DC/DC變換器的動態(tài)性能是近年來高負(fù)載變化率場合的應(yīng)用需求和研究熱點,在車載電源、CPU供電系統(tǒng)及通信電源等應(yīng)用中,越來越多的負(fù)載具有了突變的特性,負(fù)載的高電流變化率給變換器帶來極大的挑戰(zhàn)。在負(fù)載突變時,供電系統(tǒng)需要使輸出電壓足夠穩(wěn)定,由負(fù)載突變引起的電壓過沖要在負(fù)載容許的工作電壓范圍內(nèi),以保證負(fù)載的正常工作和安全。常規(guī)、常用的方法是在輸出側(cè)并聯(lián)大容量濾波電容,該措施已經(jīng)嚴(yán)重影響了供電系統(tǒng)的可靠性和功率密度。因此研究具有良好動態(tài)性能的變換器及其控制策略有著重要的意義。本文首先將改善DC/DC變換器輸出動態(tài)響應(yīng)的措施從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略兩個方面進(jìn)行了歸納,根據(jù)電路特點和工作原理將繁多的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分為四類,并且從結(jié)構(gòu)復(fù)雜度、系統(tǒng)效率和動態(tài)響應(yīng)能力三方面進(jìn)行分析和評價,討論了不同控制策略的動態(tài)響應(yīng)效果及復(fù)雜度。結(jié)合各類提高變換器動態(tài)性能的措施所存在的問題及應(yīng)用場合,根據(jù)本課題的負(fù)載要求,確定了主拓?fù)錇殡姼袃蓛神詈系乃南嘟诲e并聯(lián)Buck電路,采用AVP控制策略進(jìn)一步優(yōu)化變換器的動態(tài)響應(yīng)。分析了四相交錯并聯(lián)Buck電路的工作特性及反向耦合濾波電感對動態(tài)響應(yīng)的影響。采用狀態(tài)空間法對CCM模式下的單相Buck電路進(jìn)行小信號建模,分析四相Buck電路模型,使用等效的單相Buck電路模型代替復(fù)雜的四相Buck模型,為補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計提供了理論依據(jù)。討論了影響變換器動態(tài)響應(yīng)的各個因素,并分析各影響因素的作用效果,可以指導(dǎo)變換器的硬件設(shè)計,有利于改善變換器的動態(tài)響應(yīng)能力。使用Matlab/Simulink-PLECS軟件對主電路及其控制進(jìn)行了仿真分析,驗證了所設(shè)計的主電路及控制策略的可行性。在此基礎(chǔ)上,完成了變換器的參數(shù)計算和器件選型,并且對變換器的主電路、控制電路及驅(qū)動電路進(jìn)行了設(shè)計。綜合理論分析和軟件仿真,搭建了輸出電壓12V脈沖電流60A的實驗樣機(jī),用以驗證變換器的動態(tài)響應(yīng)效果。實驗結(jié)果表明,在脈沖負(fù)載作用時,該變換器輸出電壓波動達(dá)到了設(shè)計指標(biāo),實現(xiàn)了較好的動態(tài)響應(yīng)效果。
【關(guān)鍵詞】：動態(tài)響應(yīng) 交錯并聯(lián) 耦合電感 AVP控制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-21
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8
• 1.2 提高變換器輸出動態(tài)性能的研究現(xiàn)狀8-19
• 1.2.1 提高輸出動態(tài)性能的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)9-15
• 1.2.2 提高輸出動態(tài)性能的控制策略15-19
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 變換器工作原理及特性分析21-42
• 2.1 四相交錯并聯(lián)同步Buck電路結(jié)構(gòu)21-24
• 2.1.1 四相交錯并聯(lián)同步Buck工作特性分析21-23
• 2.1.2 耦合濾波電感的特性及其對動態(tài)響應(yīng)的影響23-24
• 2.2 電感兩兩耦合的四相交錯并聯(lián)Buck工作模態(tài)分析24-28
• 2.3 變換器建模及控制分析28-37
• 2.3.1 主電路建模28-34
• 2.3.2 控制環(huán)路分析34-37
• 2.4 變換器動態(tài)性能的影響因素37-41
• 2.4.1 電容及其寄生參數(shù)的影響37-38
• 2.4.2 電感及控制環(huán)路帶寬的影響38-40
• 2.4.3 開關(guān)延時及負(fù)載接線阻抗的影響40-41
• 2.5 本章小結(jié)41-42
• 第3章 變換器主電路與控制電路設(shè)計42-54
• 3.1 變換器主要性能指標(biāo)及整體結(jié)構(gòu)42-43
• 3.2 主電路設(shè)計及參數(shù)計算43-48
• 3.2.1 耦合濾波電感的設(shè)計44-46
• 3.2.2 功率開關(guān)管的選取46
• 3.2.3 輸出及輸入濾波電容的選取46-47
• 3.2.4 肖特基二極管的選取47
• 3.2.5 脈沖負(fù)載的設(shè)計47-48
• 3.3 控制相關(guān)電路設(shè)計及參數(shù)計算48-53
• 3.3.1 控制電路設(shè)計48-50
• 3.3.2 電流采樣電路設(shè)計50
• 3.3.3 驅(qū)動電路設(shè)計50-51
• 3.3.4 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計51-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 第4章 變換器系統(tǒng)仿真與實驗結(jié)果分析54-62
• 4.1 變換器仿真分析54-57
• 4.1.1 仿真模型的搭建54-55
• 4.1.2 仿真結(jié)果分析55-57
• 4.2 實驗平臺的搭建57-61
• 4.2.1 硬件平臺57-58
• 4.2.2 變換器基本實驗波形58-60
• 4.2.3 變換器動態(tài)響應(yīng)效果60-61
• 4.3 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68-70
• 致謝70

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 楊汝;峰值電流控制模式中斜坡補(bǔ)償電路的設(shè)計[J];電力電子技術(shù);2001年03期

，

本文編號：801367