數(shù)字功率技術(shù)新原理及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著先進(jìn)的數(shù)字芯片與控制技術(shù)的應(yīng)用，功率變換器的智能化水平、可靠性、靈活性等方面都有了質(zhì)的提升。然而，在功率變換器性能得以提升的同時(shí)，功率變換技術(shù)的分析、設(shè)計(jì)方式也面臨著新的要求。例如，對(duì)于現(xiàn)代數(shù)字功率變換電路，許多傳統(tǒng)參數(shù)的描述缺乏實(shí)際意義，隨著開關(guān)頻率不斷提高，紋波系數(shù)、功率因數(shù)、總諧波失真等傳統(tǒng)參數(shù)越來(lái)越不適合用來(lái)描述功率變換電路；傳統(tǒng)建模分析方法有很多，性能各異，但是在對(duì)高開關(guān)頻率、多元件的功率變換電路分析時(shí)仍然面臨著復(fù)

2、雜度較大，靈活性較差等問(wèn)題；數(shù)字PID控制也存在著穩(wěn)態(tài)誤差難以消除、瞬態(tài)響應(yīng)較慢、參數(shù)選取不靈活、不精確等問(wèn)題。論文主要以數(shù)字功率變換技術(shù)為研究對(duì)象，以現(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的數(shù)字小功率DC-DC變換器為研究主體，針對(duì)傳統(tǒng)方法應(yīng)用于數(shù)字功率變換電路方面的不足，創(chuàng)新性地提出一種基于能量的分析方法和控制方法。
　　從能量的角度看，功率變換電路是一種具有無(wú)源性、耗散性、正定性的區(qū)域系統(tǒng)。論文首先對(duì)功率變換電路中的能量進(jìn)行了詳細(xì)分析，對(duì)所涉及

3、到的幾部分能量進(jìn)行了詳細(xì)分析與理論推導(dǎo)，重點(diǎn)研究了存儲(chǔ)能量對(duì)功率變換電路的影響。根據(jù)能量間的關(guān)系，定義振蕩因數(shù)和瞬態(tài)時(shí)間常數(shù)這兩個(gè)新的概念參數(shù)。研究可知，振蕩因數(shù)和瞬態(tài)時(shí)間常數(shù)的大小分別表征了瞬態(tài)響應(yīng)波形振蕩類型和瞬態(tài)響應(yīng)速度。在此基礎(chǔ)上，論文創(chuàng)新性地提出基于能量的功率變換電路建模分析方法，定義了磁阻尼時(shí)間常數(shù)、電阻尼時(shí)間常數(shù)等新參數(shù)，得到了基于能量的功率變換電路新參數(shù)模型。論文對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析與推導(dǎo)，并且進(jìn)行了相應(yīng)的仿真分析。

4、論文所提出的分析方法有利于簡(jiǎn)化功率級(jí)電路的分析過(guò)程。對(duì)于功率變換電路的控制級(jí)，論文在能量分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)PID控制存在的缺陷，提出基于能量的模糊前饋比例控制方法。根據(jù)這一控制思路，設(shè)計(jì)了應(yīng)用于功率變換電路的數(shù)字控制器，并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)數(shù)字控制器的控制效果進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)仿真對(duì)比可以看到，論文提出的基于能量的模糊前饋比例控制方法能夠很好地適用于功率變換電路的控制應(yīng)用，根據(jù)這一控制思路設(shè)計(jì)的數(shù)字控制器在瞬態(tài)響應(yīng)速度、輸出穩(wěn)定性等方面與傳統(tǒng)