基于FPGA的Buck型DC-DC變換器的研究.pdf

1、在傳統(tǒng)的電力電子電路中，DC-DC變換器通過(guò)模擬集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓控制或電流控制。隨著技術(shù)發(fā)展，各種數(shù)字控制器性價(jià)比不斷提高，還可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制策略，同時(shí)大大提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性，并易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。與DSP相比，F(xiàn)PGA能夠?qū)崿F(xiàn)更優(yōu)的數(shù)字控制。FPGA由于其快速性、靈活性及保密性等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在數(shù)字控制領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注?；贔PGA的DC-DC變換器是電力電子領(lǐng)域重要的研究方向之一。
　　本文主要研究了基于FPG

2、A、采用平均電流反饋PWM控制模式和數(shù)字控制的Buck型DC-DC變換器。論文主要分四大方面，包括功率級(jí)電路設(shè)計(jì)、AD轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)、平均電流數(shù)字控制器設(shè)計(jì)和DPWM發(fā)生器設(shè)計(jì)。
　　論文首先從Buck變換器的基本原理開(kāi)始分析，研究了該變換器的狀態(tài)空間平均模型和小信號(hào)分析，然后得到功率級(jí)電路的傳遞函數(shù)。按照系統(tǒng)的要求設(shè)計(jì)功率級(jí)電路的主要參數(shù)。論文重點(diǎn)論述了變換器的數(shù)字控制器部分，數(shù)字控制器一般由三個(gè)主要功能模塊組成：A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字

3、補(bǔ)償控制器和數(shù)字脈寬調(diào)制（DPWM）發(fā)生器。在選擇控制方法上，本文采用了雙采樣信號(hào)的平均電流控制模式。文中重點(diǎn)介紹了平均電流控制方法的結(jié)構(gòu)與原理，通過(guò)MATLAB仿真并設(shè)計(jì)出合適的補(bǔ)償控制函數(shù)，在此基礎(chǔ)上闡述了數(shù)字平均電流控制模式。DPWM發(fā)生器的設(shè)計(jì)根據(jù)精度和分辨率的要求采用基于計(jì)數(shù)-抖動(dòng)混合方式實(shí)現(xiàn)。
　　設(shè)計(jì)完成后，本文使用QUARTUSII7.2軟件進(jìn)行了FPGA實(shí)現(xiàn)的軟件編程和仿真，驗(yàn)證了ADC數(shù)字控制器、DPWM發(fā)生器