本章主要介绍开关变换器的控制系统。首先,对现有的开关变换器的控制技术按不同的分类方式进行了分类,介绍了各种控制技术的特点及适用范围,指出了模拟控制与数字控制的优势与不足,使已取得的开关变换器控制技术有了一个清晰的脉络。并且,反映出自20世纪90年代以来,国内外学术界、技术界以及工程界在开关变换器控制技术研究领域里取得的最新进展和主要研究成果。
开关调节系统采用什么控制技术应视具体的技术和经济指标而定。本章重点研究了传统的控制技术。电压型开关调节系统是单环控制系统,介绍了该系统的组成与基本工作原理,通过一个具体的实例给出了设计电压控制器的方法和具体步骤,并用实验和仿真的方法验证了本书第1章中提出的非理想Buck变换器CCM小信号精确模型的正确性。
电流控制型开关调节系统属于双环控制,根据采样信号的不同电流控制又分平均电流控制和峰值电流控制两类。在平均电流控制的分析和研究中,重点讨论了电流控制器的大信号设计,推导了等效功率级和系统闭环传递函数模型。在对峰值电流控制的分析和研究中,重点讨论了电流控制的稳定性问题,分别推导了峰值电流控制CCM下的一阶模型和精确模型、DCM下的等效小信号统一模型。在介绍了电流控制的基础上,对一个实际的双环开关调节系统进行仿真和实验研究,通过与单环控制系统实验数据的比较得出:电压控制型开关调节系统(单环控制)对负载突变能获得较好的动态特性,但对电源电压的变化,动态响应不理想,而峰值电流控制型开关调节系统(双环控制)对电源电压的变化有很好的动态特性,但对负载突变,其动态响应与电压控制型调节系统相比较略微逊色些。(www.daowen.com)
本章的最后介绍了其他控制技术,重点介绍了电荷控制和单周期控制,他们都属于新型的非线性控制技术。其中电荷控制是在一个开关周期内对流过功率开关管电流的检测信号积分,得到表征输入总电荷量的电压信号,通过控制这一电压去控制输入的总电荷量。在对电荷控制技术的分析和研究中,重点讨论了CCM下的小信号模型,推导了等效功率级传递函数,并给出了电荷控制的控制器参数设计步骤。单周期控制是通过对开关变量的积分,使其在每个开关周期的平均值等于给定值,实现在单周期内达到新稳态。通过一个PID-OCC控制型Buck变换器,重点讨论了单周期控制系统的组成、基本工作原理和模型的传递函数等问题。
[1]dec:10倍频程。
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