基于Buck電路的諧波抑制方法的研究.pdf

1、開關(guān)電源技術(shù)近年來得到了迅速的發(fā)展,社會(huì)需求也越來越多。對于高性能的開關(guān)電源來說,輸出紋波是項(xiàng)很關(guān)鍵的參數(shù)。無源濾波作為廣泛采用的經(jīng)典濾波方式,一直是開關(guān)電源濾波的重要方式。本文在分析Buck變換器的基礎(chǔ)上,對其輸出電壓進(jìn)行了紋波分析,對兩級LC濾波器和濾波器對變換器穩(wěn)定性的影響作了深入的研究。
　　 論文首先對PWM調(diào)制Buck變換器的輸出紋波特性進(jìn)行了分析,其輸出紋波主要來源于五個(gè)方面,其中輸入低頻紋波、開關(guān)高頻紋波為主要來

2、源,其中前者主要由前級整流器輸出電壓引起,后者是Buck變換器本身產(chǎn)生。對于6脈動(dòng)整流的輸出電壓用開關(guān)函數(shù)法分析了其各次諧波的幅值和相位,計(jì)算了諧波電壓含有量。利用二重傅立葉分析法,推導(dǎo)了PWM型Buck變換器輸出電壓的調(diào)制諧波。
　　 其次,使用狀態(tài)空間平均法建立了非理想和理想狀況下Buck變換器的小信號模型。特別推導(dǎo)了在開環(huán)和閉環(huán)時(shí)變換器的輸入和輸出阻抗。根據(jù)工程法,研究了Buck變換器的電壓環(huán)和電壓電流雙閉環(huán)的設(shè)計(jì),通過伯

3、特圖、仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了PI參數(shù)配置的可行性。并且在閉環(huán)時(shí)比較單級LC濾波器和兩級LC濾波器的濾波效果。
　　 通過對Buck變換器的分析和Matlab仿真,找出對紋波的產(chǎn)生有影響的因素。從電容變化、負(fù)載變化、儲能電感變化、占空比變化四個(gè)方面入手,探討了影響B(tài)uck變換器輸出紋波的各種因素。并且在開環(huán)狀態(tài)下比較了單級LC濾波器和兩級LC濾波器的濾波效果。
　　 最后,分析了負(fù)載變換器的負(fù)阻抗特性和此特性對變換器級聯(lián)產(chǎn)生的穩(wěn)

4、定性問題。最后提出了加入中介濾波器的方法來解決穩(wěn)定性問題,所用到方法有加入大電容、加負(fù)載電阻、加RLC濾波器,仿真結(jié)果顯示,電容會(huì)使系統(tǒng)母線響應(yīng)速度變慢,加入電阻就會(huì)浪費(fèi)大量功率,有效地辦法是加入RLC濾波器,結(jié)果顯示此辦法可行。
　　 為了驗(yàn)證實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行情況,本文設(shè)計(jì)了以TI公司的TMS320F28335型號的DSP為控制芯片的Buck變換器硬件系統(tǒng)及軟件系統(tǒng),搭建了實(shí)驗(yàn)平臺,并進(jìn)行了實(shí)際系統(tǒng)的調(diào)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文所闡