在微處理器供電系統(tǒng)中,要求DC-DC變換器能夠輸出低電壓大電流;同時(shí)為了避免電壓紋波干擾數(shù)字電路邏輯,造成錯(cuò)誤的處理結(jié)果,這就要求DC-DC變換器輸出電壓紋波低。為了滿足這些特殊的用電場(chǎng)合,本文對(duì)具有輸出低電壓、大電流、低紋波特性的DC-DC變換器展開(kāi)了研究,主要工作如下:在分析單相BUCK型變換器的基本工作原理基礎(chǔ)上,對(duì)多相交錯(cuò)并聯(lián)同步BUCK型變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)展開(kāi)理論研究與仿真,并給出功率級(jí)電路設(shè)計(jì)方法,包括輸入輸出電容以及儲(chǔ)能電感的參數(shù)計(jì)算。相對(duì)于單相變換器,多相交錯(cuò)并聯(lián)變換器控制策略更加復(fù)雜,具體表現(xiàn)在需要解決各相支路電流均衡以及驅(qū)動(dòng)信號(hào)精確移相兩個(gè)問(wèn)題。受制造工藝的影響,每相的元器件實(shí)際參數(shù)很難做到完全一致,參數(shù)差異將會(huì)導(dǎo)致各相支路電流不均衡,降低系統(tǒng)穩(wěn)定性和使用壽命。現(xiàn)有的并聯(lián)均流技術(shù)如最大電流自動(dòng)均流法、外接控制器法等需要增加額外電路,增加了電路復(fù)雜度。本文采用平均電流控制,能夠在不增加額外電路的情況下實(shí)現(xiàn)各相支路電流自動(dòng)均衡。利用Saber軟件搭建了基于平均電流控制三相交錯(cuò)并聯(lián)BUCK型DC-DC變換器仿真模型,仿真結(jié)果表明基于平均電流控制的三相交錯(cuò)并聯(lián)DC-DC變換器能夠在不增加額外電路的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均流,并且各相支路電流均衡度較好。單相變換器只需要一路驅(qū)動(dòng)信號(hào),而多相交錯(cuò)并聯(lián)變換器需要多路驅(qū)動(dòng)信號(hào),并且多路驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間需要有一定的相位差。為了解決模擬電路難以實(shí)現(xiàn)多相交錯(cuò)并聯(lián)所需要的高頻率驅(qū)動(dòng)信號(hào)精確相移問(wèn)題,通過(guò)對(duì)多相交錯(cuò)并聯(lián)DC-DC變換器擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析,提出了基于數(shù)字PID控制多相交錯(cuò)并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多環(huán)控制策略。以三相交錯(cuò)并聯(lián)BUCK型DC-DC變換器為例,通過(guò)Matlab/Simulink對(duì)該方案進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,仿真結(jié)果表明,采用該控制策略的三相交錯(cuò)并聯(lián)BUCK型DC-DC變換器具有輸出紋波低,帶載能力強(qiáng),各相電流均衡度、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能較好等優(yōu)點(diǎn),達(dá)到了良好的控制效果。最后,設(shè)計(jì)了基于DSP數(shù)字PID控制三相交錯(cuò)并聯(lián)BUCK型DC-DC變換器樣機(jī),并搭建了測(cè)試平臺(tái),在設(shè)定輸出電壓為1.8V情況下,測(cè)得輸出電壓紋波峰峰值為6.69mV,最大負(fù)載電流達(dá)18A,最大負(fù)載調(diào)整率低于1.3%;負(fù)載電流大于2A時(shí),各相支路電流不均衡度低于5%。
【學(xué)位單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN624
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景及選題意義
    1.2 DC-DC變換器研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要內(nèi)容及章節(jié)安排
第2章 BUCK型 DC-DC變換器基本原理
    2.1 BUCK型 DC-DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
    2.2 DC-DC變換器工作模式
    2.3 DC-DC變換器控制方式
        2.3.1 DC-DC變換器模擬控制
        2.3.2 DC-DC變換器數(shù)字控制
    2.4 本章小結(jié)
第3章 交錯(cuò)并聯(lián)技術(shù)研究
    3.1 多相交錯(cuò)并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
    3.2 多相交錯(cuò)并聯(lián)紋波分析
        3.2.1 電流紋波
        3.2.2 電壓紋波
        3.2.3 開(kāi)環(huán)仿真分析
    3.3 多相同步損耗分析
    3.4 電感和輸入輸出電容參數(shù)計(jì)算
    3.5 并聯(lián)均流技術(shù)分析
    3.6 多相交錯(cuò)并聯(lián)技術(shù)難點(diǎn)
    3.7 本章小結(jié)
第4章 控制環(huán)路分析與設(shè)計(jì)
    4.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
    4.2 基于平均電流控制器設(shè)計(jì)
        4.2.1 電流控制器設(shè)計(jì)
        4.2.2 電壓控制器設(shè)計(jì)
        4.2.3 平均電流控制策略
        4.2.4 仿真分析
    4.3 數(shù)字控制器設(shè)計(jì)
        4.3.1 PID控制算法
        4.3.2 PID參數(shù)整定
        4.3.3 數(shù)字PID控制策略
        4.3.4 仿真分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 基于DSP的系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)分析
    5.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)
    5.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
        5.2.1 采樣電路設(shè)計(jì)
        5.2.2 輔助電源設(shè)計(jì)
        5.2.3 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
    5.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
        5.3.1 主程序設(shè)計(jì)
        5.3.2 A/D中斷程序設(shè)計(jì)
        5.3.3 濾波算法
        5.3.4 PWM信號(hào)產(chǎn)生
        5.3.5 PID改進(jìn)算法
    5.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)

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本文編號(hào)：2839056