【摘 要】
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该文首先对国内外PWM型DC-DC变换器数学建模方法及闭环控制策略研究进行了综述.由于PWM变换器是一个非线性的时变系统,用解析方法对其进行动态特性分析较为复杂.该文结合典型
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该文首先对国内外PWM型DC-DC变换器数学建模方法及闭环控制策略研究进行了综述.由于PWM变换器是一个非线性的时变系统,用解析方法对其进行动态特性分析较为复杂.该文结合典型的Buck变换器,采用状态空间平均法建立了主电路的小信号模型.在此基础上,针对线性反馈控制的Buck变换器,研究了PID补偿网络拓扑及参数设计,讨论了传统线性反馈控制对开关电源性能的影响.基于线性反馈控制的开关变换器的缺点主要是动态响应慢、调节范围小.为此研究了国外近年来提出的一种典型非线性控制方法即单周控制,分析了其控制原理和优缺点,给出了仿真波形.单周控制的不足主要是开关误差校正能力有限,系统存在稳态误差,负载扰动抑制能力差.该文提出一种改进的单周控制新策略,即"准周期积分函数控制策略".新策略改变了非线性积分器的复位方法,增加了峰值限幅电路,带前馈补偿的控制器对负载扰动的抑制能力大大改善.文中研究了新策略在Buck变换器和全桥零电压开关PWM变换器中的应用,仿真结果证明新策略具有比线性反馈控制策略更强的鲁棒性、更快的动态响应,以及对输入电压和负载扰动具有更优的抑制能力.为了进一步深入研究新策略的动态特性,建立了控制器的小信号数学模型.为了验证新策略的可行性,研制了一台准周期积分函数控制的Buck变换器,给出了控制电路和试验波形.试验结果证明了新控制策略的有效性及合理性.
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