4 设计与仿真结果
以Buck变换器为例,下面给出了单周控制DC/DC变换器的设计过程。主电路参数分别为C=500μF,L=50μH,fs=100kHz,Ug=28V,U=15V。由前面的交流小信号模型,可以得出变换器的开环传递函数为:
Ts=Gc(s)/3〔1+(s/Q0ω0)+(s/ω0)2〕
当补偿网络为1时,Q0=9.5,f0=ω0/2π=1kHz,相角裕量接近于0。
为了提高变换器的稳定性,需要增大转折频率和相角裕量。在兼顾超调量的同时,把相角裕量增大到52°;转折频率提高为开关频率的1/20,即5kHz。设计的补偿网络为
Gc(s)=(1+ωzs)/(1+ωps)
式中:fz=ωz/2π=1.7kHz;fp=ωp/2π=14.5kHz。
根据上面的设计,图7给出了仿真波形。为了考察变换器的稳定性,输入电压加入了交流扰动分量,如图7中最上面的波形所示。负载也从6Ω变化到3Ω,图7中间的波形为负载电流变化的情况,下面的波形为输出电压的波形。
图7 仿 真 波 形
从仿真波形可以看出,根据单周控制变换器的统一模型设计的Buck变换器具有很强的抗输入侧电压干扰和负载变化的能力,稳定性好,响应速度快,输出电压纹波小。
5 结论
文中推导了单周控制DC/DC变换器的规范化控制方程,建立了单周控制DC/DC变换器的规范化交流小信号模型。为单周控制DC/DC变换器的设计提供了理论基础。设计实例和仿真结果证明了该模型的正确性与实用性。
参考文献
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[2] K.M,Smeldy and S.Cuk.Dynamics of one-cycle controlled Cukconverters[J]. IEEE Trans. Power Electron.,1995,10(6)
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