開關(guān)DC-DC變換電容電流脈沖序列控制.pdf

1、開關(guān)DC-DC變換器脈沖序列(pulse train，PT)控制是根據(jù)輸出電壓與參考電壓的比較結(jié)果，通過在兩組驅(qū)動(dòng)脈沖間切換的方式實(shí)現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)整。PT控制不需要誤差放大器及其補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，因此具有控制實(shí)現(xiàn)簡單、魯棒性強(qiáng)、瞬態(tài)響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。
　　目前對于PT控制的研究主要集中于開關(guān)DC-DC變換器工作于電感電流斷續(xù)導(dǎo)電模式(discontinuous conduction mode，DCM)，當(dāng)開關(guān)DC-DC變換器工作在電感電

2、流連續(xù)導(dǎo)電模式(continuous conduction mode，CCM)時(shí)，若輸出電容等效串聯(lián)電阻(equivalentseries resistance，ESR)較小，PT控制開關(guān)變換器產(chǎn)生低頻波動(dòng)現(xiàn)象，并導(dǎo)致電感電流與輸出電壓的紋波較大，降低了變換器的工作性能。雖然增大輸出電容ESR可以減小輸出電壓與電感電流的相位差，從而抑制變換器的低頻波動(dòng)現(xiàn)象，但同時(shí)也增大了輸出電壓紋波。
　　為拓寬PT控制的應(yīng)用范圍，本文提出一種電

3、容電流脈沖序列(capacitor current pulsetrain，CC-PT)控制方法。CC-PT控制通過采樣電容電流并與預(yù)設(shè)的高、低電流基準(zhǔn)比較，得到兩組頻率相同，占空比變化的高、低功率控制脈沖，實(shí)現(xiàn)對開關(guān)變換器輸出電壓的控制。
　　本文以Buck變換器為例，深入研究和分析了CC-PT控制開關(guān)DC-DC變換器的工作特性。對于CC-PT控制DCM Buck變換器，通過理論計(jì)算給出了其輸出功率范圍、脈沖組合形式，并分析了變換

4、器的輸出電壓紋波特性。對于CC-PT控制CCM Buck變換器，與PT控制進(jìn)行了對比分析，闡述了其消除低頻波動(dòng)的機(jī)理，建立了相應(yīng)的離散迭代映射模型。進(jìn)一步，分析了CC-PT控制CCM Buck變換器的輸出電壓紋波特性以及瞬態(tài)響應(yīng)特性。
　　搭建了PT控制Buck變換器以及CC-PT控制Buck變換器的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果很好地驗(yàn)證了理論分析的正確性。研究結(jié)果表明:CC-PT控制不僅保留了PT控制的快速瞬態(tài)響應(yīng)特性，而且消除了PT控制