分数阶钽电容模型及其在恒导通时间控制的DC-DC变换器失稳分析中的应用研究

发布时间：2020-04-28 17:52

【摘要】：建模对于分析、设计开关变换器有重要的意义。但由于元器件寄生参数的存在,理想模型与实际电路存在一定的偏差。例如输出电容的寄生电阻则会增大输出电压纹波和增加损耗。尤其在恒导通时间控制的变换器中,不合适的输出电容寄生电阻甚至会导致变换器失稳。为准确反映变换器的特性,建模中必须考虑元器件的寄生参数。现有开关变换器建模分析中,电容多采用数值固定的RC串联模型表示,未考虑电容特性受开关频率的影响;而准确描述电容频率特性的模型过于复杂,增加了开关变换器建模分析的复杂性。针对上述问题,本文旨在考虑实际电容的分数阶特性,建立新型电容模型,并用于开关变换器的建模分析。本文主要的工作如下:(1)基于分数阶微分的理论,提出了分数阶钽电容模型。通过对比传统模型和分数阶模型对实际电容数据的拟合结果,验证了分数阶模型的准确性。(2)基于所提出的分数阶电容模型,建立了开环和恒导通时间控制的分数阶Buck变换器的数学模型,仿真和实验结果表明,与基于RC模型的分析结果相比,基于分数阶电容模型的分析较能准确预测变换器中的失稳现象。(3)将所提的分数阶电容模型进一步应用至分数阶Boost变换器的建模分析中。建立了开环和恒导通时间控制的分数阶Boost变换器的数学模型。仿真和实验结果表明,与基于RC模型的分析结果相比,分数阶电容模型较能准确预测Boost变换器的电压突变现象以及失稳现象。研究表明,本文提出的分数阶电容模型具有准确模拟电容频率特性的优势,可应用于开关变换器的建模分析,在开关变换器精确建模方面具有借鉴意义。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM46

【参考文献】

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本文编号：2643712