buck变换器的仿电流斜坡峰值电流模式控制研究

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1、中图分类号TM351论文编号102870317-SX085学科分类号080804硕士学位论文Buck变换器的仿电流斜坡峰值电流模式控制研究研究生姓名钟山雨学科、专业电力电子与电力传动研究方向功率电子变换技术指导教师阮新波教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二○一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringPeakCurrentModeControlwithEmulatedRampforBuckConverterAThesisin

2、ElectricalEngineeringbyZhongShanyuAdvisedbyProfessorRuanXinboSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018南京航空航天大学硕士学位论文摘要开关变换器具有效率高、体积小、重量轻、性能好等优点，已广泛应用于通信、服务器、电动汽车和航空航天等场合。开关变换器的性能与其控制方式密切相关。峰值电流控制是开关变换器常用控制方式之一，具有可限流、动态性能好和可改善均流效果等优点，但也存在抗干扰能力差

3、等问题。本文研究一种基于仿电流斜坡的峰值电流控制方式，该方法利用电感电流的谷值与外加的电阻电容电路中产生的斜坡之和来重构开关器件中的电流信号，避免了开关电流信号的前沿尖峰引起PWM比较器的误关断问题，同时还具有电流模式控制的优点。本文首先介绍峰值电流模式控制的基本原理，指出其存在抗干扰能力不足的问题。接着，对基于仿电流斜坡的峰值电流模式控制的原理进行介绍和分析，建立基于仿电流斜坡的峰值电流模式控制的Buck变换器的功率级和控制回路的模型，并推导变换器系统的小信号模型和系统的闭环传递函数。根据推导出的模型，完成了变换器电流环和电压环的闭环参数设计，并用MATLAB软件对系统级设

4、计的性能进行了验证。然后，将仿电流控制和峰值电流控制进行了比较，通过Saber软件的仿真验证了仿电流控制可以有效地避免前沿尖峰带来的误关断问题，并对仿电流控制的稳态性能和动态性能进行了仿真验证。最后，研制了一台原理样机，对本文理论分析进行实验验证。关键词：开关变换器，峰值电流控制，仿电流斜坡控制，系统建模，前沿尖峰IBuck变换器的仿电流斜坡峰值电流模式控制研究ABSTRACTSwitched-modeconvertersarewidelyusedinpowersupplyapplications,suchascommunications,servers,electricve

5、hiclesandaerospace,thankfortheirhighefficiency,smallsize,lightweight,goodperformanceandsoon.Asapopularcontrolmethodforswitched-modeconverters,peakcurrentcontrolhastheadvantagesofcurrentlimitingcapacity,betterdynamicperformanceandbettercurrentsharingcapacityforparalleledmodules.However,ithas

6、pooranti-interferenceability.Thisthesisstudiesthepeakcurrentcontrolmethodbasedonemulatedcurrentramp,wherethecurrentsignalisconstructedbyaddingthevalleyvalueoftheinductorcurrentandtherampgeneratedbyanadditionalcircuitconsistingofaresistorandacapacitor.Thus,thecasethatthePWMcomparatorturnoffm

7、istakenlycausedbyleadingedgespikesoftheswitchcurrentsignalisavoided.Inthisthesis,theprincipleofpeakcurrentcontrolisanalyzedfirstly,anditispointedoutthattheanti-interferenceabilityisinsufficient.Then,theprincipleofpeakcurrentmodecontrolwithemulatedcurrent