脉冲序列控制开关DC-DC变换器低频振荡抑制方法研究

摘要

脉冲序列(pulse train，PT)控制是一种开关DC-DC变换器的离散控制技术，它根据输出电压与参考电压的比较结果，采用高低功率脉冲的不同组合形式，实现对开关DC-DC变换器输出电压的控制。当开关DC-DC变换器工作于CCM时，如果输出电容的等效串联电阻(equivalent series resistance，ESR)较小，电容两端电压与电感电流存在相位差，使得变换器输出电压无法严格按照高低功率脉冲的组合动态调节，出现低频振荡现象。该现象出现时，变换器输出电压波形呈波动状，严重影响变换器的稳态性能。
　　目前，对于低频振荡的解决方法可分为三类，分别为增大输出电容的等效串联电阻、改进控制方法和改变电路结构。这三种方法本质上都是通过减小电容电压和电感电流的相位差。
　　电容电流脉冲序列(capacitor current pulse train，CC-PT)控制技术可以有效的解决某些工作场合下的变换器输出电压低频振荡现象，但当占空比大于0.5时，变换器仍会出现低频振荡。本文在深入分析CC-PT控制CCM Buck变换器输出电压低频振荡产生机理的基础上，改进其控制得到滞环电容电流脉冲序列(hysteretic capacitor currentpulse train，HCC-PT)控制技术，有效抑制占空比大于0.5时CC-PT控制Buck变换器的低频振荡现象。阐述了HCC-PT控制Buck变换器抑制低频振荡的原理，分析了其能量模型及工作特性。
　　本文在分析PT控制DCM Buck变换器不会产生低频振荡的原理基础上，改变了Buck变换器的电路结构，使其工作于PCCM模式，通过采电容电流将PT控制应用到PCCM Buck变换器。搭建了电容电流型PT控制PCCM Buck变换器的实验平台，实验结果表明，该方法不仅抑制了低频振荡现象，同时具有良好的瞬态性能。
　　针对离散移相(discrete phase shifted，DPS)控制全桥变换器仍然存在的低频振荡问题，本文建立PT控制Buck型开关变换器通用等效电路模型，并将电容电流型PT控制PCCM变换器推广到PCCM全桥变换器。该方法表明电容电流型PCCM开关变换器可以有效抑制低频振荡现象，并具有较好的可移植性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 脉冲序列控制技术

1．2．1 PT控制DCM Buck变换器

1．2．2 PT控制CCM Buck变换器

1．3 脉冲序列控制DC-DC变换器低频振荡现象

1．4 论文主要工作

第2章 滞环电容电流型PT控制Buck变换器

2．1 引言

2．2 滞环电容电流PT控制Buck变换器工作原理

2．3 HCC-PT控制Buck变换器分析

2．3．1 低频振荡抑制原理

2．3．2 输出电压变化量

2．3．3 能量模型

2．3．4 负载瞬态响应

2．4 仿真及实验验证

2．5 本章小结

第3章 电容电流型PT控制PCCM Buck变换器

3．1 引言

3．2 CCB-PT控制PCCM Buck变换器工作原理

3．3 CCB-PT控制PCCM Buck变换器分析

3．3．1 输出电压变化量

3．3．2 能量模型

3．4 仿真及实验验证

3．5 本章小结

第4章 离散移相控制PCCM全桥变换器

4．1 离散移相控制CCM全桥变换器工作过程

4．2 DPS控制PCCM全桥变换器工作原理

4．3 DPS控制PCCM全桥变换器分析

4．3．1 输出电压变化量

4．3．2 能量模型

4．4 仿真验证

4．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及科研成果