Buck三电平直流变化器的闭环控制策略研究

发布时间：2020-03-17 23:25

【摘要】：在高压环境中,传统的两电平开关变换器开关管承受的电压应力较大,容易损坏,为了适应高压环境多电平变换器得到了发展。降压型三电平直流变换器是适合于中高压环境的变换器,它是在多电平变换器基础上衍生而来。由于其飞跨电容的作用,使得开关管承受的电压应力降低,但在变换器稳定工作时飞跨电容上的电压需要保持稳定,针对飞跨电容电压的稳定问题本文介绍了电压解耦和谷值电流两种控制策略。由于Buck三电平直流变换器电路结构的特点,它的电感电流变化率要比传统两电平结构要小,影响动态特性的表现,另外谷值电流控制时,当期望输出电压小到一定程度后,电感电流会出现谐波振荡,影响变换器的稳定性。因此本文针对Buck三电平直流变换器负载变化时的动态响应和在谷值电流控制时消除电感电流谐波振荡方面进行了研究。(1)首先考虑到滑模控制的优点,利用改进的滑模面设计Buck三电平直流变换器的双闭环控制器,仿真验证控制器有效性和优势。由于选取滑模参数时需要进行一定的折衷考虑,无法确认变载时动态响应的最好状态,因此为了使Buck三电平直流变换器变载时有更好的动态响应,先改变变换器的电路结构,提升变载时的电感电流变化率,利用电容暂态时的充放电平衡设计暂态控制器。由于稳态和暂态时的电感电流变化率不同,在暂态时的双积分器设计不能利用电感电流波形的对称性,因此借助输出电容电流求解相应暂态时间占比的方法得到暂态控制器。通过仿真验证了控制器的合理性。(2)分析谷值电流控制的Buck三电平直流变换器电感电流产生谐波振荡原理和条件,针对传统的斜坡补偿会对电感电流的稳定工作范围产生影响问题设计一种零动态的斜坡补偿控制器,仿真分析通过选择合适的零动态斜坡补偿控制器的参数能够使电感电流由谐波振荡状态转变到稳定状态,并根据雅可比矩阵特征值法给出参数的合理取值范围。最后通过仿真验证控制方法的合理性。(3)通过对谐波补偿策略的分析可以知道,谐波补偿量随变换器参数变化而有一定的变动,在变换器参数变化时固定的斜坡补偿量就有可能满足不了补偿需求,为了使变换器参数变化时能够有合适的补偿斜坡量,在考虑开关寄生电阻下,设计一种自适应斜坡补偿电路,并给出变换器控制整体的电路结构。在仿真软件上搭建控制电路进行仿真,验证电路的有效性和可行性。
【图文】：

Bandgap 电路启动波形截图

Bandgap温漂截图
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM46

【参考文献】

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3 黄勤;罗成渝;凌睿;;Buck三电平变换器的PWM滑模控制[J];计算机工程与应用;2015年11期

4 吴宇;皇甫宜耿;张琳;周雒维;;大扰动Buck-Boost变换器的鲁棒高阶滑模控制[J];中国电机工程学报;2015年07期

5 李永恒;梁青阳;孙超;孙哲;;Buck变换器的幂次函数指数趋近律滑模算法研究[J];电光与控制;2015年02期

6 王燕;李洁;;DC-DC buck变换器的混沌现象分析及其控制[J];电子科技;2014年09期

7 冉启阳;单国栋;王晓旭;;低占空比谷值电流控制三电平Buck变换器研究[J];电器与能效管理技术;2014年15期

8 井冰洁;;降压型DC-DC转换器自调节型斜坡补偿电路设计[J];电子世界;2014年09期

9 郑连清;单国栋;张定宇;;谷值电流控制三电平Buck变换器[J];电源技术;2013年09期

10 赵晋斌;刘永晓;屈克庆;;基于电容充放电特性的滞环控制策略[J];电工技术学报;2013年08期

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2 刘姝晗;谷值电流型脉冲序列控制开关变换器研究[D];西南交通大学;2015年

3 郎爽;峰值电流模式开关功率变换器的动态斜坡补偿策略研究[D];重庆大学;2014年

4 冯颖盈;多电平直流变换器的解耦控制及闭环设计[D];南京航空航天大学;2006年

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本文编号：2587850