正激變換器電流峰值控制建模

1、正激變換器的電流峰值控制建模（CCM） 正激變換器的基本拓?fù)湔ぷ儞Q器占空比控制的小信號模型（統(tǒng)一電路模型）由此可得： ( ) 0( )1( )( )(gvdvsv sVRGsD den sd s）( ) 0( )1( ) ( )vggd sv sDRGsvsN den s） ( ) 0( )1( )( )(gLidvsisVsCRGsD den sd s）( ) 0( )1( ) ( )Liggd sisDsCRGsvsN den s）其中，2( )den ss LCRsLR正激變換器電感電流變化率：111gmvvNLLvLm12221111( )( )( )22sscLgasD TD Td

2、 ti ti tvvvM TNLLL21 21( )( )( )22sscLgasD TD Td ti ti tvvM TNLL)(2)(2)()(1)(22 12tmTDtmTDtitiTMtdssLcsa鋸齒波補(bǔ)償?shù)姆逯惦娏骺刂浦校簐FvFtitiFtdvggLcm)()()(samTMF122sgD TFNLLTDFsv2)21 ( 電流峰值控制時占空比函數(shù)的一般形式為：21 21( )( )( )22sscLgasD TD Td ti ti tvvM TNLL電流控制器的框圖電流峰值控制正激變換器的小信號模型正激變換器的傳遞函數(shù)d)( )()()()( svsGsdsGsvgvgvd)

3、( )()()()(svsGsdsGsigigidL0)()( )(svvdgsdsvsG）0)()( )(sdgvgsvsvsG）0)()()(svLidgsdsisG）0)()()(sdgLigsvsisG）)(sGvd)(sGid)(sGvg)(sGigvFgFmFciLiv gv )(tdvFvFiiFdvggLcm)( )()()()(svsGsdsGsigigidL代入( )( )( ) ( )( )( )mcidiggggvd tFi tGs d sGs vsF vF vvFvFGiFdGFvggigcmidm)1 (vFvFGiGFFdvggigcidmm)1 ()(1()(

4、)(0)(vdvidmvdmsvcvcGFGFGFsisvsGg）)(1)()( )(0)(vdvidmvdigidvgmvdgmvgsigcpmvgGFGFGGGGFGFFGsvsvsGc）gvdvidmvdigidvgmvdgmvgcvdvidmvdmvGFGFGGGGFGFFGiGFGFGFv)(1)()(1控制電流到輸出電壓的傳遞函數(shù)： 輸入電壓到輸出電壓的傳遞函數(shù)：)( )()()()( svsGsdsGsvgvgvd代入 得)(td ( ) 01( )( )( )111()(1()( )( )gmmvdvcmidvvdcvsmvVRFF Gv sD den sGsVsRCVRF G

5、F Gi sFFD den sD den s）( )( )(1)mvcmmvVRFDGsF VVRden ssRCF FDD標(biāo)準(zhǔn)形式：21)(ccccovcsQsGsG控制電流到輸出電壓的傳遞函數(shù)： DVFFDRVFFDVGvmmmco1DVFFDRVFLCvmmc11DLVRCFDVFFDRVFLCRQmvmmc11)(1)()( )(0)(vdvidmvdigidvgmvdgmvgsigcpmvgGFGFGGGGFGFFGsvsvsGc）0vdigidvgGGGG其中11( )( )( )111()1()( )( )mgvgmgvdvg cpmmidvvdmvDRVRF FGF F GN

6、den sD den sGsVsRCVRF GF GFFD den sD den s( )( )1mgvg cpmmmvDVF FNDGsF Vden sVsRCF FRDRD輸入電壓到輸出電壓的傳遞函數(shù)：201211mgagmmvmmvMF F VDMDNDGF VF FVF VF FVNDRDDRDIf 221MMa0)(sGcpmvgCPM prevents the input voltage variation from reaching the output0goG DCM 正激電路 CPM控制動態(tài)模型指導(dǎo)教師：馬新軍指導(dǎo)教師：馬新軍 制作人：李國鑫 組 員：姜春陽 高強(qiáng) 江龍 焦堂

7、沛 李玉霞 劉彥 湯逸中 趙國鵬 孫經(jīng)倫由于正激變換電路與Buck變換電路作用相似，因此在這里主要分析Buck變換電路的cpm控制動態(tài)模型。圖中點劃線部分為二端口開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。電感電流與波形表 示在圖 1-1b 中，這里電流峰值控制中引入鋸齒波補(bǔ)償。圖 1-1 DCM Buck 變換器的 CPM 控制如圖 1-1b 所示，電感電流峰值為11pkSim d T其中電流上升率 1gTsTsvtv tmL因為電感電壓在一個周期的平均值為0，可以得到 2TsTsv tvt 可以得到 121TsTsv tvtmL 求解輸入輸出端口的受控電流源指令電流的最大值111cpkasasiim d Tmmd T可以解

8、出 11casitdtmmT二端口開關(guān)網(wǎng)絡(luò)輸入輸出端電流 如圖 1-2 所示。圖 1-2 開關(guān)網(wǎng)絡(luò)端口變量i1 (t ) 的開關(guān)周期平均值為 21111112St TTsstsi tidm dt TT經(jīng)化簡可得由上式得到二端口開關(guān)網(wǎng)絡(luò)輸入平均功率為 21212112(1)csTsaTsTsLit fi tmv tvtm 21111112TsTssTsTsi tv tm dt T v tp t 在階段 1，能量通過主開關(guān)存儲至電感中，輸入能量為212pkwLi二端口開關(guān)網(wǎng)絡(luò)輸出電流i2 (t ) 如圖 1-2 所示。i2 (t ) 的開關(guān)周期平均值為 2212112St TTspktsitidi

9、ddT因為電感電壓在一個周期的平均值為0，可以得到 11222TsTsTsdtv tvtdtvt 21112212sTsTsTsm dt T v titvt代入上式可得因此可以看出二端口開關(guān)網(wǎng)絡(luò)服從功率平衡原則 2221111112TsTssTsTsTsitvtm dt T v tv ti t 21212112(1)csTsaTsTsLit fi tmv tvtm對于 DCM Buck 變 換器采用 CPM 控制的開關(guān)周期平均模型，輸入端口和輸出端口分別用電壓控制 受控電流源表示。輸入端口的電壓控制受控電流源為輸出端口的電壓控制受控電流源為 21112212sTsTsTsm dt T v ti

10、tvt 建立線性化小信號模型采用加擾動與線性化的方法可以得到 CPM DCM DC/DC 變換器線性化小信號模 型 圖 1-3 Buck 變換器線性化小信號模型接著求模型各參數(shù)平均模型的輸入端口方程為非線性方程 21112212112,()(1)csTsTsTscTsaTsTsLit fi tfv tvtitmv tvtm將上式在靜態(tài)工作點附近作泰勒級數(shù)展開并忽略泰勒級數(shù)展開式中的高階項，于是得到直流項交流項21112212112,()(1)csCaLIfIf V V ImVVm 1121111citv tvt git fr式中，211211111,1111aCamdfv V ImMmrdvR

11、Mm 211211211,111aCamdf V v ImMgmdvRMm11211,2CCCdf V V iIfdiI類似地對于輸出端口作同樣處理，將輸出端口方在靜態(tài)工作點附近作泰勒級數(shù)展開,并忽略高階項直流項交流項2122122212112,()(1)csCaLIfVIfV V ImVVVm 2122221citv tvt git fr式中，21222,|2cCCiICCdfV V iIfdiI2221212211 2,11|11aCvVamMdfV v ImMmrdvRMm 1121212112,1|11aCvVamMMdfv V ImMgmdvRMm 傳遞函數(shù)控制至輸出的傳遞函數(shù)輸入至輸出的傳遞函數(shù) 011011232|211(1)23(2)