电压控制Buck变换器级联稳定性分析

发布时间：2017-10-22 12:14

  本文关键词：电压控制Buck变换器级联稳定性分析

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【摘要】：级联是分布式电源系统中各变换器的一种典型连接方式,在主板电源、通信电源和电源适配器等消费电子领域和通信领域已经得到非常广泛的使用,它们在变换电能和提高效率方面发挥着重要的作用。同时,由于变换器之间的交互影响,可能导致级联变换器系统出现稳定性问题。本文将针对两级级联式电压控制直流Buck变换器系统展开研究。文章中首先对于电压控制型Buck变换器进行小信号建模,并根据小信号模型推导出闭环输入输出阻抗和输出电压对占空比等传递函数,在PSIM中搭建实际电路模型运用交流扫描工具进行验证。然后在此基础上建立级联系统的二端口小信号模型,根据模型推导出稳定性判据。接着,根据课题要求和稳定性判据设计级联变换器参数,利用MATLAB对变换器输入输出阻抗的影响因素进行仿真归纳,总结出一些设计规范,并在PSIM中将设计好的级联变换器进行仿真,验证稳定性判据。最后在完成课题的基础上针对内部参数不能改变的变换器如何解决稳定性问题提出了初步的研究方案,该方案等效为在负载变换器的输入端并联了一个等效阻抗,从而改变了负载变换器输入阻抗的相位和幅值,保证系统满足稳定性判据。
【关键词】：级联变换器 小信号模型 稳定性判据 虚拟阻抗 仿真
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 引言8
• 1.2 国内外研究现状和研究方向8-12
• 1.2.1 级联稳定性判据及其优化9-11
• 1.2.2 变换器参数设计提高稳定性11
• 1.2.3 添加辅助电路提高稳定性11-12
• 1.2.4 方案总结与选取12
• 1.3 本论文的主要研究内容12-14
• 第2章 Buck级联变换器的小信号建模与分析14-30
• 2.1 引言14
• 2.2 Buck变换器主电路的小信号建模分析14-21
• 2.2.1 变换器的开关过程14-17
• 2.2.2 状态空间平均法建模17-21
• 2.3 非理想Buck变换器闭环小信号建模分析21-24
• 2.4 小信号模型的验证24-26
• 2.5 级联变换器的分析26-28
• 2.5.1 级联变换器的小信号模型26-27
• 2.5.2 级联变换器的稳定性判据27-28
• 2.6 本章小节28-30
• 第3章 Buck级联变换器的仿真研究30-44
• 3.1 引言30
• 3.2 总体结构图的设计30-31
• 3.3 源变换器的参数设计31-35
• 3.3.1 滤波电感设计31-32
• 3.3.2 滤波电容的设计32
• 3.3.3 控制电路的设计32-35
• 3.4 负载变换器的参数设计35-37
• 3.4.1 滤波电感设计35
• 3.4.2 滤波电容的设计35
• 3.4.3 控制电路的设计35-37
• 3.5 变换器输入输出阻抗影响因素的分析37-39
• 3.5.1 影响源变换器输出阻抗的因素37-38
• 3.5.2 影响负载变换器输入阻抗的因素38-39
• 3.6 级联变换器的仿真分析39-41
• 3.7 本章小结41-44
• 第4章 对于不稳定级联变换器改进的初步研究44-48
• 4.1 引言44
• 4.2 源变换器和负载变换器的阻抗特性44-45
• 4.3 保证级联系统稳定性的虚拟阻抗45-47
• 4.3.1 虚拟阻抗的概念45-46
• 4.3.2 虚拟阻抗的选取46
• 4.3.3 Matlab中的仿真验证46-47
• 4.4 本章小结47-48
• 结论48-50
• 参考文献50-54
• 攻读硕士学位期间所发表的论文54-56
• 致谢56-58
• 个人简历58

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本文编号：1078315