DCDC变换器控制系统设计ppt课件.ppt

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1、第5章DC/DC变换器控制系统设计5.1控制系统典型环节5.2DC/DC变换器传递函数分析5.3DC/DC变换器控制器设计5.4传递函数的实验获得方式5.5小结5.1控制系统典型环节1.单极点：5.1控制系统典型环节2.单零点：5.1控制系统典型环节3.右平面零点（RHP零点）：5.1控制系统典型环节4.反极点与反零点：5.1控制系统典型环节4.反极点与反零点：5.1控制系统典型环节5.典型环节的组合：5.1控制系统典型环节6.典型一阶环节的组合：5.1控制系统典型环节7.二阶谐振环节：其中：5.1控制系统典型环节5.2DC/DC变换器传递函数分析1.Buck-Boost变换器实例

2、变换器包括2个独立的交流输入：控制输入和母线输入，交流输出变量可以表示为这2个输入的叠加：因此，传递函数Gvd(s)和Gvg(s)可以分别表示为：5.2DC/DC变换器传递函数分析(1)输入-输出传递函数Gvg(s)首先将和占空比d有关的电源置零，如(a)图；然后将vg(s)和电感通过两个变压器变换到副边，如图(b)。5.2DC/DC变换器传递函数分析于是可得：整理后，得：我们将其变换为标准格式，使分子和分母中的s0项系数均为1，于是上下同时除以R，可得：5.2DC/DC变换器传递函数分析其中，直流增益为：该式可表示为：w0为其转折频率，Q为品质因数：5.2DC/DC变换器传递函数

3、分析(2)控制-输出传递函数Gvd(s)我们使输入扰动量为0，使得输入到1:D变压器原边短路，便得到下图(a)。通过将电感和2个电压源变换到D’:1变压器副边，可得图(b)。5.2DC/DC变换器传递函数分析应用叠加原理，使其中2个与有关的电压源和电流源单独作用：叠加后得：5.2DC/DC变换器传递函数分析整理后得：其中，直流增益为：wZ为零点角频率：w0与Q为二次环节的转折频率和品质因数，与输入-输出传函数值相同：5.2DC/DC变换器传递函数分析例：Buck-Boost变换器中，已知D=0.6,R=10W,Vg=30V,L=160uH,C=160uF试求其输入－输出、控制－输出

4、传递函数及伯特图。解：5.2DC/DC变换器传递函数分析2.基本CCM变换器的传递函数5.2DC/DC变换器传递函数分析3.变换器中RHP零点的物理成因具有RHP零点的典型系统传递函数：5.2DC/DC变换器传递函数分析Boost、Buck-Boost变换器占空比阶跃响应曲线5.2DC/DC变换器传递函数分析4.变换器传递函数的图形方式以Buck电路为例，下图为已知的小信号等效电路模型：输出阻抗5.2DC/DC变换器传递函数分析输入阻抗5.2DC/DC变换器传递函数分析控制－输出传递函数，取为0，可得右图：于是，传函可表示为：5.2DC/DC变换器传递函数分析输入－输出传递函数，取

5、为0，可得右图：于是，传函可表示为：5.3DC/DC变换器控制器设计开环系统组成及方框图1.简介5.3DC/DC变换器控制器设计闭环系统组成及方框图5.3DC/DC变换器控制器设计Buck变换器：2.负反馈对传递函数的影响5.3DC/DC变换器控制器设计将系统中所有电量均在工作点上进行小扰动、线性化：等5.3DC/DC变换器控制器设计取：，则可得：5.3DC/DC变换器控制器设计(1)反馈降低干扰对输出的影响当反馈引入后，传递函数变为：可见，当环路增益很大时，这个减小量比较可观。输出电压v与输入电压vg之间的关系由T(s)决定。由下式同样可知，环路增益降低了输出阻抗：(2)反馈使参

6、考输入到输出与环路增益无关当反馈引入后，传递函数变为：当5.3DC/DC变换器控制器设计3.闭环传递函数构造5.3DC/DC变换器控制器设计高频段：5.3DC/DC变换器控制器设计同理：5.3DC/DC变换器控制器设计对于一个不稳定系统，其传递函数必然存在RHP极点，假定下式中T(s)可以表示为有理分式，即多项式N(s)/D(s)：4.稳定性问题依照自动控制理论，多项式(N(s)+D(s))的RHP根的数量可以通过测量T(s)来获得。下面仅讨论相角裕度：5.3DC/DC变换器控制器设计(1)相角裕度稳定系统，相位角度>05.3DC/DC变换器控制器设计稳定不系统，相位裕度<05.3

7、DC/DC变换器控制器设计(2)相位裕度与阻尼系数之间的关系过小的相位裕度会在交越频率附近产生一个Q值很大的谐振极点，系统会产生振铃和大的超调量。5.3DC/DC变换器控制器设计考虑：5.3DC/DC变换器控制器设计相角裕度与阻尼系数的关系：5.3DC/DC变换器控制器设计(3)暂态响应与Q值的关系5.3DC/DC变换器控制器设计通常，在控制器设计时需要考虑以下几个方面：负载电流对输出电压的影响输入电压对输出电压的影响，100Hz、120Hz处的衰减至少20dB5.控