带恒功率负载的有源阻尼Boost变换器的研制

发布时间：2017-10-04 15:14

  本文关键词：带恒功率负载的有源阻尼Boost变换器的研制

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【摘要】：越来越多的高性能变换器系统由闭环反馈DC/DC变换器级联而成,后级闭环反馈DC/DC变换器在稳定工作时具有恒功率负载特性,恒功率负载(CPL)的负阻抗特性会影响系统的稳定性。有源阻尼(Active damping)的方法可以提高系统稳定性,而且不给系统带来额外损耗。本文就带恒功率负载的Boost变换器系统为研究对象,利用有源阻尼的方法来解决系统的不稳定性问题。本文所研究的系统是由前级有源阻尼Boost变换器与后级Buck变换器级联构成,其中前级Boost变换器是应用有源阻尼法与电压外环控制相结合的方法进行控制,后级Buck变换器作为系统的恒功率负载。本文通过利用状态空间平均法对Boost变换器进行建模分析,详细分析了恒功率负载对系统造成不稳定性的原因,通过引入有源阻尼的方法,在控制电压端减去输入电感电流与相关系数的乘积,相当于给电感串连一个虚拟电阻来补偿恒功率负载的负阻抗特性,得到有源阻尼法与电压外环相结合的控制策略。利用MATLAB软件对带恒功率负载的有源阻尼Boost变换器进行开环仿真,仿真结果表明有源阻尼的方法能够有效地解决恒功率负载带来的不稳定性问题,而且使系统具有良好的动态性能。最后,基于DSP2812研制了一台300W的有源阻尼Boost变换器实验样机。同时,研制了一台基于SG3525AN控制的闭环Buck变换器作为系统的恒功率负载,与有源阻尼Boost变换器级联组成带恒功率负载的有源阻尼Boost变换器系统。通过对系统样机进行实验测试,验证了带恒功率负载的有源阻尼Boost变换器具有良好的稳定性和动态性能。
【关键词】：有源阻尼 Boost变换器 电压外环 恒功率负载 稳定性
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题研究背景和意义10-13
• 1.1.1 课题研究背景10-13
• 1.1.2 课题研究意义13
• 1.2 课题研究现状13-17
• 1.2.1 恒功率负载研究现状13-16
• 1.2.2 有源阻尼方法研究现状16-17
• 1.3 课题研究目标与内容17-19
• 1.3.1 课题研究目标17
• 1.3.2 课题研究内容17-19
• 第二章 带恒功率负载的有源阻尼Boost变换器的建模分析19-32
• 2.1 恒功率负载负阻抗特性分析19
• 2.2 有源阻尼Boost变换器的建模分析19-26
• 2.2.1 Boost变换器的建模分析19-22
• 2.2.2 带恒功率负载的Boost变换器的特性分析22-23
• 2.2.3 有源阻尼的方法应用在带恒功率负载的Boost变换器23-26
• 2.3 控制器的设计26-27
• 2.4 有源阻尼Boost变换器仿真分析27-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 有源阻尼Boost变换器的设计32-49
• 3.1 有源阻尼Boost变换器主电路的设计32-36
• 3.1.1 EMI滤波器的设计32-33
• 3.1.2 整流桥的选取33-34
• 3.1.3 Boost变换器升压电感的设计34-35
• 3.1.4 Boost变换器输出电容的选取35
• 3.1.5 MOSFET开关管和输出二极管的选取35-36
• 3.2 控制电路的设计36-42
• 3.2.1 DSP控制芯片的介绍36
• 3.2.2 采样电路的设计36-38
• 3.2.3 控制器的设计38-42
• 3.3 驱动电路的设计42
• 3.4 软件设计42-46
• 3.4.1 PWM发生原理以及采样设置42-43
• 3.4.2 程序设计流程图43-44
• 3.4.3 控制器的设计44-45
• 3.4.4 软启动设计45-46
• 3.5 辅助电源的设计46-48
• 3.5.1 主电路元器件选取47
• 3.5.2 变压器的设计47-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第四章 Buck变换器的设计49-61
• 4.1 Buck变换器的工作原理49-51
• 4.1.1 Buck变换器基本结构49-50
• 4.1.2 Buck变换器的工作模态50-51
• 4.2 Buck变换器的主电路设计51-53
• 4.2.1 储能滤波电感的设计51-52
• 4.2.2 主开关管和续流二极管的选取52-53
• 4.2.3 输入电容和输出电容的选取53
• 4.3 Buck变换器控制电路的设计53-59
• 4.3.1 控制芯片的选取53-54
• 4.3.2 开关频率的设定54
• 4.3.3 控制器的设计54-59
• 4.4 Buck变换器驱动电路的设计59
• 4.5 辅助电路的设计59-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第五章 实验结果与分析61-70
• 5.1 实验样机61-63
• 5.2 实验结果63-69
• 5.2.1 辅助电源实验结果及分析63-64
• 5.2.2 Buck变换器实验结果及分析64-66
• 5.2.3 有源阻尼Boost变换器实验结果及分析66-68
• 5.2.4 系统分析68-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 课题总结70-71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-76
• 附录76-77
• 致谢77-78
• 在学期间发表的学术论文与研究成果78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 杜韦静;张军明;张阳;钱照明;;DC-DC变流器带恒功率负载动态响应分析及级联系统稳定性预测[J];电工技术学报;2011年S1期

2 张学广;刘义成;王瑞;徐殿国;;一种新型的PWM变换器LCL滤波器有源阻尼控制策略[J];电工技术学报;2011年10期

3 王建华;张方华;龚春英;朱成花;;带恒功率负载的DC/DC变换器阶跃响应过程分析[J];中国电机工程学报;2008年30期

4 高朝晖;林辉;张晓斌;;Boost变换器带恒功率负载状态反馈精确线性化与最优跟踪控制技术研究[J];中国电机工程学报;2007年13期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 贾鹏宇;高性能直流变换器系统稳定性问题研究[D];北京交通大学;2014年

2 佟强;数字DC-DC变换器动态性能和系统稳定性提高方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

3 姚雨迎;航天器多路精确稳压DC-DC变换器数字控制研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 鲍陈磊;LCL型并网逆变器的并网电流调节器和电容电流反馈有源阻尼设计[D];华中科技大学;2013年

2 许会军;数字控制DC-DC变换器的研究[D];天津大学;2006年

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本文编号：971360