电流-单周控制Buck变换器设计.pdf

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1、第50卷第7期电力电子技术Vo1．5O．No．72016年7月PowerElectronicsJuly2016电流．单周控制Buck变换器设计巫旺，王涛，牛明哲，张骞(西南交通大学，电气工程学院，四川I成都610031)摘要：针对传统单周控制Buck变换器存在的抗负载扰动能力差、存在稳态误差等问题。提出一种电流．单周控制策略。通过将电感电流和二极管电压叠加作为积分输入，有效增强了变换器的抑制负载扰动能力．且有很高的输出精度。详细阐述了电流．单周控制Buck变换器的工作原理，用状态空间平均方法建立了电流。单周控制Buck变换器的小信号模型，在此

2、基础上对电流．单周控制Buck变换器进行了频域设计。最后，对所设计的Buck变换器进行了实验验证，结果表明，电流．单周控制Buck变换器在负载发生跳变时具有极低的电压超调和跌落，输出纹波约50mV，证明了该控制方法的正确性、有效性。关键词：变换器：单周控制：状态空间平均中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2016)07—0008—02DesignofCurrentandOne—cycleControlledBuckConverterWUWang，WANGTao，NIUMing—zhe，ZHANGQian(South

3、westJiaoTongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：Inordertosolveproblemssuchaspoorloaddisturbancecapabilityandexistenceofsteadystateerroroftraditionalone-cyclecontrolled(OCC)Buckconverter，ancurrentandone-cyclecontrol(COCC)strategyisproposed．Inthismethod，theinductorcurenta

4、ndthediodevoltagearesuperimposedasintegralinputs，whichefectivelyenhancestheabilityofrestrainingloaddisturbanceandhashighoutputprecision．TheoperationofCOCCcontmBedBuckconverterisdescribed．tllesmallsignalmodelofCOCCcontroUedBuckconverterisestablishedbyusingtheaveragemethodoft

5、hestatespace，andthefrequencydomaindesignoftheCOCCcontrolledBuckconve~eriscarriedout．Finally，experimentsareimplemented．Resultshowsthat，curentandone—cyclecontrolinloadjumphasextremelylowvoltageovershootanddrop，outputripplevoltageisabout50mV．Experimentalresultprovesthecorectne

6、ssandvalidityofthiscontrolmethod．Keywords：conve~er；one-cyclecontrol；statespaceaverageFoundationProject：SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．51477146)1引言制．把电感电流引入单周控制。在保留了单周控制抗输入干扰能力强的同时，也获得了良好的抗负开关变换器是一种典型的脉冲非线性动态系载扰动能力。首先阐述了电流一单周控制Buck变统，因此，相比传统的线性反馈控制，基于鲁

7、棒性换器的基本原理．利用小信号分析方法建立其模原理的非线性控制可获得更优的动态响应、更好型，进而对控制器进行了详细设计。最后，通过实的抗输入扰动能力和负载动态性能。开关变换器验验证了理论分析的正确性。单周控制策略【-】基本思想是在一个周期内对二极管电压进行积分，迫使其值精确跟踪参考值，其优2电流．单周控制Buck变换器点是一旦输入发生扰动．系统可在一个开关周期2．1工作原理内重新达到稳态，动态响应快、鲁棒性好、抗输入图1示出电流一单周控制Buck变换器，它主干扰能力强，但其负载动态性能差【。为改善此问要由Buck变换器主电路、采样网络、积分器

8、、补偿题，众多学者展开了研究】。器、比较器及PWM控制器等部分组成，电压采样在此提出一种新的控制策略。即电流一单周控网络、补偿器构成的电压外环和电流采样网络、积分器