開關(guān)電源控制課件

3電力電子裝置的建模及控制技術(shù)3.1電力電子主電路的建模3.2系統(tǒng)的傳遞函數(shù)3.3電壓模式和電流模式控制3.4常用PWM控制芯片13.1電力電子主電路的建模理想開關(guān)模型狀態(tài)空間平均模型小信號模型典型電力電子電路的傳遞函數(shù)2電力電子裝置的特點電力電子裝置控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與常規(guī)控制系統(tǒng)比較：1.相同點：分析思路及分析方法相近2.不同點：控制對象模型復雜（非線性、時變等）圖1電力電子裝置控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3電力電子主電路的建模電力電子主電路的建模理想開關(guān)模型（時變、非線性）狀態(tài)空間平均模型（定常、非線性）小信號模型（定常、線性）5理想開關(guān)模型理想開關(guān)模型

開關(guān)導通期間：開關(guān)關(guān)斷期間：

6理想開關(guān)模型理想開關(guān)模型選取為iL、uC狀態(tài)變量，電路的狀態(tài)方程可表示為：

7狀態(tài)空間平均模型狀態(tài)平均模型

即

9狀態(tài)空間平均模型狀態(tài)平均模型

橫坐標：時間(s)a)uC

單位Vb)iL

單位A利用狀態(tài)空間平均模型求得的數(shù)值解

10小信號模型在電路工作點處對方程進行線性化得：11傳遞函數(shù)模型對狀態(tài)方程進行拉氏變換：13傳遞函數(shù)模型對降壓斬波電路求得傳遞函數(shù)為：14獲得傳遞函數(shù)模型的其他方法對降壓斬波電路在一個開關(guān)周期內(nèi)求平均得：15不同電路的等效

Buck

斬波電路全橋電路正激電路17升壓斬波電路的小信號模型升壓斬波電路經(jīng)過狀態(tài)空間平均及工作點處線性化后，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：

18升壓斬波電路的頻率特性

Uo(s)

d(s)19不同電路的等效升降壓斬波電路

反激電路SiLiCtontofftttOOO21狀態(tài)空間平均小信號模型狀態(tài)空間平均模型、小信號的使用范圍：頻率低于開關(guān)頻率的1/3~1/5；工作點附近小范圍。223.2系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)電力電子控制系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)：開關(guān)電路（主電路）PWM環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)器反饋及濾波環(huán)節(jié)23系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)2.調(diào)節(jié)器常用的調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)：P、PI、PID等。25系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)比例調(diào)節(jié)器控制量與誤差同時產(chǎn)生，速度快對不同頻率放大倍數(shù)相同。容易產(chǎn)生高頻振蕩，低頻增益不易提高。26系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)比例積分調(diào)節(jié)器對階躍輸入信號可以實現(xiàn)無靜差。273.3電壓模式和電流模式控制電壓模式控制：單一的電壓閉環(huán)293.3電壓模式和電流模式控制電流模式控制：引入電流內(nèi)環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性增強；系統(tǒng)的動態(tài)特性得到改善；具有快速的限流能力分為平均電流模式和峰值電流模式。30平均電流模式控制平均電流模式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)31平均電流模式控制平均電流模式控制的原理32峰值電流模式控制峰值電流模式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)33峰值電流模式控制峰值電流模式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)峰值電流模式控制系統(tǒng)輸入輸出信號34峰值電流模式控制峰值電流模式控制系統(tǒng)的特點：可以準確、快速地限制最大電流；容易受開關(guān)噪聲的影響；占空比大于50%時需要進行斜率補償。分頻振蕩現(xiàn)象峰值電流模式的斜率補償35峰值電流模式控制峰值電流模式的數(shù)學模型其中阻尼系數(shù)36典型電源的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電壓單閉環(huán)BUCK類電源模型電壓模式控制的BUCK類電源模型37采用平均電流內(nèi)環(huán)的開關(guān)電源模型電壓電流雙閉環(huán)BUCK類電源模型38采用平均電流內(nèi)環(huán)的開關(guān)電源模型電壓電流雙閉環(huán)BUCK類電源模型39采用平均電流內(nèi)環(huán)的開關(guān)電源模型電壓電流雙閉環(huán)BUCK類電源模型U*(s)-Io(s)Ud(s)Uu+--+-UiCR1/RTls+11CsU*I(s)Uc(s)Ks

Tss+1IL+

Tois+11

T0is+1VR1

T0us+1

Tous+1Uo(s)電流環(huán)403.4常用控制芯片介紹(1)按PWM產(chǎn)生模式分為：電壓型PWM（VoltageMode）

電流型PWM（CurrentMode）(2)按應(yīng)用電路形式可分為：單端(Single-Ended)

雙端(Double-Ended)413.4常用控制芯片介紹控制芯片具備的功能：

PWM比較誤差放大器振蕩器驅(qū)動放大基準源軟啟動欠壓保護死區(qū)時間控制（雙端電路）423.4常用控制芯片介紹(1)SG3525（UC3525,KA3525等）適合于雙端拓撲電壓型PWM控制開關(guān)頻率<500kHz433.4常用控制芯片介紹(1)SG3525（UC3525,KA3525等）PWM比較誤差放大器振蕩器驅(qū)動放大基準源軟啟動欠壓保護死區(qū)時間443.4常用控制芯片介紹(2)UC3842

適合于單端拓撲電