电力电子系统建模及控制3 DCDC变换器的电流峰值控制.ppt

第3章DC/DC变换器的电流峰值控制3.1电流峰值控制的概念图3-1给出Buck变换器采用电流峰值控制的原理图。图中，参考电压Vref与变换器输出电压v(t)相减所得的误差信号经补偿网络放大作为PWM调制器的调制信号，而将流过开关器件Q1的电流取样信号is(t)Rf作为载波信号。每个开关周期之初，由时钟脉冲置位RS触发器，于是开关器件Q1导通，之后电感电流逐渐增加，如图3-2所示。当检测的电流信号is(t)Rf大于调制信号ic(t)Rf时，比较器反转并复位RS触发器，这样功率开关被关断，电感L中的电流iL(t)通过VD1续流。电流峰值控制的突出优点是具备限流保护功能，提高了可靠性。另外，可防止在推挽式、桥式电路中变压器磁芯饱和问题。电流峰值控制的缺点是对电路噪声较敏感。另外，当占空比D>0.5时，电流峰值控制本质上是不稳定的，与电路拓扑无关。一般通过加上一个锯齿波补偿信号，使电流控制稳定。本节首先讨论电流控制的稳定性问题和锯齿波信号补偿方法。3.1.1电流控制的稳定性问题以图3-4所示的Boost变换器为例，分析当采用电流峰值控制时，一个开关周期电感电流的变化情况。在阶段1，时间区间[0，dTs]，开关器件导通，二级管关断，电感电流线性增加，如图3-3所示。当t=dTs,电感电流iL(dTs)达到电流指令值ic。一旦电流峰值控制达到稳态时，一个开关周期初时的电感电流值应等于开关周期末时的电感电流值：结合式(3-3)和式(3-4)，得到下面分析扰动前、后电感电流的变化。如图3-5所示，在没有扰动前，电感电流在开关周期开始的初始值iL(0)=IL0；在t=DTs，电感电流iL(DTs)达到电流指令值ic；当t=Ts，电感电流下降到iL(Ts)，iL(Ts)=iL(0)=IL0。由图3-5a中扰动前的电感电流波形，可得电流指令值ic与电感电流初始值iL(0)=IL0和占空比D的关系:通过n个周期以后电感电流的扰动量等于开关周期初的电感电流的扰动量与因子的乘积。3.1.2锯齿波补偿稳定电流控制的稳定性分析3.2一阶模型3.2.2平均开关网络模型3.3改进电流控制模型3.3.2该进电流控制模型的应用3.4电流断续工作（DCM）变换器3.5本章小结