单周期控制Cuk变换器的一种实现策略及降频现象分析.pdf

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1、《电气自动化)2010年第32卷第4期变流技术ConverterTechniques单周期控制Cuk变换器的一种实现策略及降频现象分析南京师范大学电气与自动化工程学院(南京210042)姜晓亮孙频东张忠英摘要：开关变换器的单周期控制技术具有动态响应快、跟踪性能好、控制简单等特点。该文在考虑了Cuk变换器启动过程及全局稳定性的基础上，采用固定占空比控制与单周期控制相结合的策略，实现了Cuk变换器的单周期控制。同时也对控制模式切换点选择不当时出现的降频现象进行了分析。仿真和实验结果证明了分析的正确性和控制策略的有效性。关键词：Cuk变换器单周期控制全局稳

2、定性降频现象辅助时钟[中图分类号】TM46【文献标识码]A[文章编号】1000．3886(2010)04．0026—04AnImplementationStrategyforOne-cycleControlledCukConverterandAnalysisofReducingFrequencyPhenomenon(NanjingNormalUnwenity，NanjingJiangsu210042，China)JiangXiaoliangSunPindongZhangZhongyingAbstract：One—cyclecontroltechniq

3、ueforswitchedconve~emfeaturesfastdynamicresponse，goodtrackingperformance，simplecontrolandSOon．Inthispaper，withconsiderationsofstart—upprocessandglobalstabilityofCukconve~er，thestrategyofcombiningconstantduty—ratiocontrolandone—cyclecontrolwasemployed，thenone—cyclecontrolledCukc

4、onverterwasrealized．Meanwhile，reducingfrequencyphenomenonduetotheinappropriateselectionofexchangepointofcontrolmodeswasanalyzed．Theanalysisandcontrolstrategywasconfirmedtobecorrectandeffectivebytheresultsofsimulationandexperiment．Keywords：Cukconverterone—cyclecontrolglobalstabi

5、lityreducingfrequencyphenomenonauxiliaryclock0引言由于Cuk电路自身的特点，即采用电容进行能量传递，因此开关变换器作为一种复杂的非线性系统，在使用非线性方法进开关的输入量为电容c1的端电压，如图1所示。如果采用常规的行控制的情况下，应该具有更好的动态性能。基于这样的考虑，单周期控制方案，即电路上电后，时钟信号置位Q端并驱动开关sK．M．Smedley等人于1990年提出了开关变换器的单周期控制技术。导通，电源电压加到电感Ll两端，流经Ll的电流线性上升；同时单周期控制技术具有出色的跟踪性能，可以在一个开关

6、周期内实现电容c1两端电压加到二极管D两端，并被取样至积分电路进行对给定信号的跟踪，从而大大提升了开关系统的动态响应】。同积分。但是由于电路启动时电容cl两端电压为零，因此积分器的输出值永远无法达到比较器的给定值，从而使RS触发器的R端时，与以往的其它控制方法相比，单周期控制系统大大简化了控制电路结构，降低了系统成本。单周期控制技术提出以后，在交直流调保持低电平。当时压、功率放大器、有源滤波、功率因数校正等领域得到了广泛的研究钟信号变为低电和应用Io但目前无论是在交直流调压还是功率因数校正的研究平时，S端与R端中，运用单周期控制的电路结构都是比较简单

7、的拓扑，如Buck、Boost均为低电平，根据等。这主要是因为在简单的拓扑结构中，单周期控制开关的输入量表1，Q端始终保并不受系统中其它状态变量的影响。因此，这类拓扑的单周期控制持高电平，即开关S一直导通，如图2方案是最基本、最简单的。然而，对于其它相对复杂的电路拓扑，如所示。这种情况不Cuk、Sepic等，由于开关器件的输入量受到系统中其它状态变量的图1单周期控制Cuk变换器原理图影响，使得纯粹的单周期控制方案不仅会给变换器的启动带来问表1RS触发Q器的真值表题，而且可能会打破系统的全局稳定性，因此要结合其它辅助控制方案。本文从Cuk变换器的启动过

8、程和全局稳定性两方面考虑，采SRQQn1．00-用固定占空比控制与单周期控制相结合的策略进行Cuk变换器单0