基于等效小参量法的DC-DC开关变换器建模与仿真

摘要

开关电源的核心是开关变换器,开关变换器的建模分析和拓扑结构一直是开关变换器的研究热点问题和关键问题。本文以等效小参量法建模为基础,对开关变换器进行建模分析,仿真研究。
　　 开关变换器的建模方法中应用最为广泛的是状态空间平均法,该方法意义明确,方法简单。但变换器是典型的非线性系统,由于状态空间法采用了“时间平均”的处理方式以及应用条件的限制,它存在不能应用于低频变换器,稳态分析不准确,不能反映纹波特征等缺点。而等效小参量法填补了这个空白,不仅能应用于DC-DC变换器,还可以用于准谐振变换器的建模分析。
　　 本论文阐述了等效小参量法建模理论,以BUCK变换器为例说明小参量建模的一般步骤,就其仿真结果与状态空间法以及实物仿真之间进行比较,证明了小参量法用于变换器建模的有效性和准确性,以及相比状态空间法的一些优点。小参量法一个最突出的优点是可以分析变换器的纹波特性,文章从数值分析角度,用传统的4阶Runge-Kutta法求出系统的纹波解,验证了小参量分析纹波的可行性。
　　 最后,将等效小参量法建模推广到闭环开关变换器控制系统,总结了闭环系统建模的方法和优点。相对于其他建模方法,等效小参量法能简单、直观、准确地求出直流解及各次谐波分量,最大限度地体现了变换器的非线性特征。在文章的结尾,对本文所作的工作进行了总结,对后续研究工作进行了展望,指出了本课题继续研究的内容和方向。