数字DC-DC变换器中可在线整定的非线性控制器设计

发布时间：2020-04-10 12:43

【摘要】：数字DC-DC变换器采用数字控制方法,改变了模拟方案定制性强的弱点,具有天然的灵活适应性、可嵌入编程性、易设计移植性、可实时监控管理等优点,可广泛应用于含可智能配置电源的高端电子应用领域。本文首先分析数字DC-DC变换器系统及其各部分(功率级、ADC、DPWM)的传递函数,并进行MATLAB-Simulink建模,为数字控制部分(DPWM、DPID)的环路验证奠定基础。DPWM采用含自校准模式的混合型基本结构,添加了精度选择的功能,优化了延迟链,并设计了新的译码方式。最终设计的DPWM能够消除工艺偏差的影响,实现开关频率500kHz、1MHz、2MHz三档的灵活可调,实现143ps的高精度以及高线性度的输出。通过带SDF反标的方式实现了带模糊延迟的数字混合结构的VCS仿真。DPID采用PID控制规则,得到离散的传函,对传函进行拆分,建立MATLAB-Simulink模型,完成了硬件设计。DPID中P、I、D、N、P2五个参数的整定,以相位裕度为标准,选择最佳的配置位置,完成参数整定的算法设计。根据模型设计verilog代码,在VCS仿真下与MATLAB仿真结果对应一致。基于DPID的设计,由25条规则组成的双输入单输出的二维模糊控制器实现非线性控制,将负载阶跃的稳定时间25μs,将过冲降到(25-30)mV,大大改善由于数字电路带来的动态响应差的问题。同时,加入渐消递推最小二乘法解决器件老化问题,分别用语言验证、代入功率级模型验证、代入环路模型验证,验证了的预测作用。本文以开关频率可调、宽范围的高端电子应用为背景,完成了数字控制部分,包含12位高精度混合型DPWM以及10位输入、12位输出可在线整定的非线性控制器DPID的设计、验证及物理实现。
【图文】：

BUCK的Simulink建模

ADC的Simulink模型
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN624

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本文编号：2622241