平均電流控制的原理是啥？平均電流降壓電路設(shè)計(jì)簡述

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簡述：****

降壓變換器的（電流）控制框架如圖所示，采用的雙回路控制，外環(huán)為電壓回路，用以調(diào)整電壓誤差以及產(chǎn)生電流誤差及產(chǎn)生電流內(nèi)回路的電流命令，電流回路命令與電感電流的誤差再經(jīng)PWM產(chǎn)生開關(guān)管的驅(qū)動（信號）。電流模式控制方法主要包括：峰值電流控制、波谷電流控制、固定導(dǎo)通時(shí)間控制、固定截止時(shí)間控制、磁滯電流控制、平均電流控制等方法，本實(shí)驗(yàn)主要針對平均電流控制。

平均電流控制原理：

平均電流控制的方塊圖如下，其由外電路電壓誤差（放大器）作電壓調(diào)整器產(chǎn)生電感電流命令信號，再利用電感電流與電流信號的誤差經(jīng)過一個(gè)電流誤差放大器產(chǎn)生PWM所需的控制電壓，最后由控制電壓與三角波比較生成開關(guān)管的驅(qū)動信號。

電流環(huán)設(shè)計(jì)：

根據(jù)狀態(tài)平均法：

忽略輸入電壓與輸出電壓的擾動：

考慮到電感電流的感測衰減與PWM的增益可知：

針對一階系統(tǒng)，電流誤差放大器可以采用二類誤差放大器來設(shè)計(jì)，由于PWM的控制電壓一個(gè)周期內(nèi)僅能與其三角波信號交匯一次，因此電流回路的最大頻寬受到控制信號的上升斜率小于鋸齒波上升斜率的限制，由上述限制可知：

重新整理可知：

故：

重新整理：

如果根據(jù)控制電壓的上升斜率限制來設(shè)計(jì)，理論上的最高電流回路頻寬有可能高于或者接近開關(guān)頻率，因此不可能以此值來設(shè)計(jì)，一般選擇電流環(huán)頻寬為開關(guān)管謝歡頻率的四分之一到八分之一。因此，根據(jù)電流環(huán)頻寬可以確定電流環(huán)的誤差放大器參數(shù)。

電壓回路增益誤差放大器設(shè)計(jì)：

一般電壓回路的響應(yīng)速度低于電流環(huán)的響應(yīng)速度，因此在設(shè)計(jì)電壓環(huán)的時(shí)候可以將電流環(huán)看作是理想狀態(tài)，即：

基于此假設(shè)，平均電流控制的電壓回路等效電路可以簡化如下圖所示：

根據(jù)上式可以寫出電壓回路的控制方塊圖如下：

電壓的誤差放大器可以采用二型誤差放大器來設(shè)計(jì)，電壓回路的頻寬一般為電流環(huán)的三分之一到五分之一。

本實(shí)驗(yàn)平均電流控制的降壓變換器的規(guī)格如下：

本次采用（matlab）進(jìn)行設(shè)計(jì),其源代碼如下：

（仿真）結(jié)果如下：

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：

總結(jié)：

平均電流控制方式相比較于單電壓控制具有更快的響應(yīng)速度與更好的抗干擾能力，是（電力電子）控制理論中雙環(huán)控制的典型應(yīng)用。

仿真效果圖：