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文檔簡介
1、本論文對開關(guān)DC-DC變換器的峰值電壓控制方式的數(shù)字算法及其改進算法進行了研究,有如下幾個創(chuàng)新點:一、采用四種調(diào)制方式實現(xiàn)了數(shù)字峰值電壓控制算法;二、對數(shù)字控制器中存在的延時間題進行了分析,提出了克服延時算法,進行了仿真研究以及實驗驗證;三、對單次采樣在數(shù)字控制開關(guān)DC-DC變換器中應(yīng)用的局限性進行了分析,并提出了將多采樣校準技術(shù)用于開關(guān)DC-DC變換器用以提高瞬態(tài)性能;四、將冪函數(shù)形式的非線性補償運用于數(shù)字峰值電壓控制Buck變換器的
2、應(yīng)用中,并對瞬態(tài)性能進行了驗證;五、對克服次諧波振蕩的斜坡補償算法的數(shù)字實現(xiàn)進行了研究,同時基于數(shù)字控制靈活性提出了占空比瞬態(tài)分量定位法,采用簡單的方式消除次諧波振蕩,并進行了驗證。 論文首先對數(shù)字控制技術(shù)在開關(guān)DC-DC變換器中的應(yīng)用現(xiàn)狀進行了簡要的概述。在闡述模擬PWM(Pulse Width Modulation)調(diào)制方式的基礎(chǔ)上,分別對單緣調(diào)制、雙緣調(diào)制進行了研究。在不同的數(shù)字調(diào)制方式下,研究了數(shù)字峰值電壓控制的算法,基
3、于Buck變換器對不同調(diào)制方式的數(shù)字峰值電壓控制進行了深入的研究。 由于數(shù)字環(huán)路中存在的采樣及運算環(huán)節(jié)會占用一定的運算資源,需要一些處理時間,因此引入了一定的延時。目前的研究結(jié)果表明,大多數(shù)的數(shù)字控制開關(guān)DC-DC變換器的應(yīng)用中,采樣所對應(yīng)的占空比在下一開關(guān)周期輸出,有的甚至在幾個周期后才輸出對應(yīng)的占空比,這相當于在采樣與輸出之間有一個周期甚至更長的延時,這種由于數(shù)字運算引入的采樣與對應(yīng)占空比之間的延時是數(shù)字控制中必然存在的。該
4、現(xiàn)象在開關(guān)DC-DC變換器的應(yīng)用中已經(jīng)得到了相應(yīng)的認識,但是目前這方面的研究成果卻很少。環(huán)路中的延時對于瞬態(tài)性能的影響是必然的,因此克服該延時也是數(shù)字控制技術(shù)發(fā)展急需解決的問題。論文中提出了克服延時算法,用于解決此問題。文中采用克服延時的算法對瞬態(tài)性能提高的仿真和實驗,說明了算法的有效性。 克服延時算法克服了一個周期的運算延時,但實際上擾動在某個周期內(nèi)出現(xiàn)的位置是不確定的,而在開關(guān)DC-DC變換器的分析中都是假設(shè)其出現(xiàn)在周期初始
5、位置。本文考慮到擾動出現(xiàn)的位置的不確定性,將多采樣算法用于數(shù)字控制器中?;诙嗖蓸铀惴ǖ玫絼討B(tài)參考電壓,對瞬態(tài)波形進行校準,用以提高數(shù)字控制器對擾動檢測的實時性,使開關(guān)變換器的動態(tài)性能得到提高。 非線性控制在開關(guān)變換器中已經(jīng)得到了運用,結(jié)果表明非線性控制可以提高其瞬態(tài)性能。在這些傳統(tǒng)的應(yīng)用中,非線性算法受限于其實現(xiàn)的復雜性及復雜電路的可靠性問題。本文充分利用數(shù)字控制的靈活性,引入了非線性的補償算法,依據(jù)誤差分區(qū)設(shè)置非線性的比例放
6、大系數(shù),減小積分環(huán)節(jié)的延時影響,以提高變換器的瞬態(tài)性能。 對克服次諧波振蕩的問題進行了研究,首先是將傳統(tǒng)的斜坡補償方式進行數(shù)字化,得到了數(shù)字斜坡補償算法;另外基于數(shù)字控制的靈活性,提出了占空比分量重定位法,采用簡單的方式消除次諧波振蕩。 為了分析數(shù)字控制開關(guān)變換器的頻率特性,采用雙線性變換方法,得到了開關(guān)變換器主電路的數(shù)字模型。通過將數(shù)字算法進行小信號分析,得到整個系統(tǒng)的模型。通過模型比較,驗證了瞬態(tài)分析的相關(guān)結(jié)果。
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