基于多級脈沖序列調(diào)制的開關(guān)變換器新型控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)和電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，各類新型用電設(shè)備對開關(guān)電源的瞬態(tài)響應(yīng)速度、輸出電壓紋波和精度、穩(wěn)定性提出了越來越高的要求。為了應(yīng)對上述技術(shù)挑戰(zhàn)，本論文以提高開關(guān)變換器系統(tǒng)性能為目的，提出并深入研究了基于多級脈沖序列(multi pulse train，MPT)調(diào)制的新型開關(guān)變換器控制技術(shù)。論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論包括:
　　1、研究了電壓型和電流型脈沖序列(pulse train，PT)控制技術(shù)的特性和實現(xiàn)方式;分析了電

2、壓型和電流型PT控制斷續(xù)工作模式(discontinuous conduction mode，DCM)Buck變換器的穩(wěn)態(tài)控制規(guī)律和啟動特性。研究表明:當(dāng)負(fù)載加重時，電壓型和電流型PT控制器均會產(chǎn)生數(shù)量較多的PH脈沖;當(dāng)輸入電壓升高時，電壓型和電流型PT控制器則會分別產(chǎn)生較多的PL和PH脈沖;電流型PT控制變換器啟動過程平穩(wěn);PH脈沖周期與PL脈沖周期傳遞能量的較大差異是造成變換器輸出電壓紋波較大的根本原因。
　　2、提出了開關(guān)變

3、換器多級脈沖序列調(diào)制方法，以及基于該調(diào)制方法的電壓型和電流型MPT控制技術(shù)，并介紹了其控制原理和實現(xiàn)方式;分析了電壓型和電流型MPT控制DCM Buck變換器在一個開關(guān)周期內(nèi)的輸出電壓變化量，以及MPT循環(huán)周期內(nèi)控制脈沖的數(shù)量比例;給出了控制參數(shù)設(shè)計方法;計算了變換器的穩(wěn)態(tài)輸出電壓紋波;提出并研究了MPT技術(shù)的輕載工作模式;闡明了MPT調(diào)制方法具有性能優(yōu)勢的理論依據(jù);對電壓型和電流型MPT控制技術(shù)進(jìn)行了仿真和實驗研究。研究表明;基于MP

4、T調(diào)制的新型控制技術(shù)原理簡單，實現(xiàn)方式切實可行，瞬態(tài)性能好;與PT技術(shù)相比，MPT技術(shù)可有效減小開關(guān)變換器的輸出電壓紋波。
　　3、提出了基于電流基準(zhǔn)的脈沖序列(current referenced pulse train，CRPT)控制技術(shù);介紹了其控制原理和實現(xiàn)方式;研究了CRPT控制的參數(shù)設(shè)計方法、輸出電壓變化量、控制脈沖的數(shù)量比例和組合方式、輸出電壓紋波、輕載模式等;建立了CRPT控制DCMBuck變換器的小信號模型;簡要

5、分析了CRPT控制技術(shù)在Boost變換器和Buck-Boost變換器中的應(yīng)用，給出了CRPT控制基本變換器的通用公式;從控制理論上對PT、MPT和CRPT技術(shù)進(jìn)行了對比分析;對CRPT控制技術(shù)進(jìn)行了仿真和實驗研究。研究表明:CRPT控制技術(shù)簡單易行，瞬態(tài)性能好;與PT技術(shù)相比，CRPT技術(shù)可明顯減小開關(guān)變換器的輸出電壓紋波;與MPT技術(shù)相比，CRPT技術(shù)可有效提高輸出電壓精度。
　　4、研究了開關(guān)變換器能量傳遞的迭代關(guān)系;分別建立

6、了電壓型MPT控制和CRPT控制DCM Buck變換器的能量迭代模型;通過分析能量軌跡和輸出電壓迭代關(guān)系，對MPT和CRPT技術(shù)的控制特性和物理現(xiàn)象進(jìn)行了深入研究。研究表明:能量迭代模型物理意義明確;能量軌跡能準(zhǔn)確反映電容儲能的變化規(guī)律、脈沖序列的組合方式和變換器的瞬態(tài)過程;MPT變換器的能量軌跡將圍繞不同的能量基準(zhǔn)值循環(huán)運動，CRPT變換器的能量軌跡則始終位于同一個能量基準(zhǔn)值附近;MPT變換器和CRPT變換器的能量變化范圍和輸出電壓變