次型dc-dc变换器的单周控制研究

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1、西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：一、分析了二次型Buck变换器的工作原理，解析了其工作模态，推导了连续导电模式(CCM)下电压、电流关系表达式，给出了各电路元件的设计公式；推导了功率半导体器件应当承受的最大电压和平均电流表达式，从而为器件选型提供依据。分析了CCM二次型Buck变换器的频域特性，由于电感Ll电流到占空比的传递函数为最小相位系统，在进行环路设计时选取电感Ll电流作为电流内环反馈量将有利于降低设计难度。二、探讨了二次型Buck变换器的单周控制策略。针对传统单周控制存在的抗负载扰动能力差

2、、存在稳态误差等问题，提出一种改进型单周控N-次型Buck变换器方案，通过将电感电流作为电流内环反馈量与二极管电压叠加进行积分，将输出电压作为电压外环控制变量构成输出反馈，有效增强传统单周控制二次型Buck变换器的抗负载扰动能力。三、根据设计指标要求，对单周控N--次型Buck变换器进行了详细的设计。仿真及实验结果表明，在负载发生跳变时，改进型单周控N-次型Buck变换器能够快速恢复原状态，证明改进型单周控制二次型Buck变换器良好的抗负载扰动能力；在输入发生跳变时，改进型单周控$0-次型Buck变换器相较电流型控制有更低的超调，验证了单周控N-次型

3、Buck变换器良好的抗输入扰动性能。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：五J魄日期：加16．5．p万方数据西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要太阳能、风能及燃料电池等新能源系统的输出电压由于存在大幅度的波动，要求后级开关DC．DC变换器允许输入电压在更广的幅度内变化。单开关级联DC．DC变换器

4、在不增加开关管数量的情况下，即达到变换器级联的目的，满足了输入电压在广幅度内变化的要求，同时效率也得到保证。新能源系统输出电压大范围的波动也对控制策略的输入干扰抑制能力提出了更为苛刻的要求。单周期控制利用开关变换器的非线性特征和脉冲特征，较好地实现了电流平均值和脉冲电压的即时控制，具有鲁棒性好、瞬态响应快、输入干扰抑制能力强等特点。论文以Buck变换器的二次级联拓朴为研究对象，对二次型Buck变换器的单周控制策略展开了探讨。传统单周控制没有引入输出反馈，导致其抗负载扰动能力差、存在稳态误差等问题。针对传统单周控制二次型Buck变换器存在的缺陷，提出一

5、种改进型单周控制二次型Buck变换器方案，通过将电感电流作为电流内环反馈量与二极管电压叠加进行积分，将输出电压作为电压外环控制变量构成输出反馈，有效增强传统单周控N--次型Buck变换器的抗负载扰动能力。改进型控制方案采用单周控制电路来实现电流信号的反馈，这种鲜明的特点使得它继承了电流型控制瞬态响应速度快的优点，同时又和电流型控制区别开来。阐述了改进型单周控$Ij--次型Buck变换器的工作原理，用状态空间平均方法建立其小信号模型，在此基础上对单周控制二次型Buck变换器进行了频域设计。仿真及实验结果表明，在负载发生跳变时，改进型单周控制二次型Buc

6、k变换器能够快速恢复原状态，证明改进型单周控制二次型Buck变换器良好的抗负载扰动能力；在输入发生跳变时，改进型单周控N-次型Buck变换器相较电流型控制有更低的超调，验证了单周控制二次型Buck变换器良好的抗输入扰动性能。关键词：二次型Buck变换器；平均电路模型；单周控制；小信号模型；电流型控制万方数据AbstractThepost-stageDC—DCconverterofnewenergysystemsshouldaccommodatewidevoItageinput，astheoutputvoltagesofsuchsystemsaspho

7、tovoltaicarray、windenergyandfuelcellvaryinwiderange．ThecascadeDC—DCconverterwithasingleswitchachievesthecascadegoalwithouttheincreaseofswitches，broadeningVoltageinputrangeaswellasensuringtheefficiency．Also．1argerangefluctuationofoutputvoltagesrequiresthecontrolstrategyhasstrong

8、erinputdisturbancerejectioncapability．Byusingthenonlin