电力电子仿真作业

电力电子仿真作业 9 9 设计 compensator g VL CR Buck boost 电路将开关器件组成 switch network 如下图所示 g V Switch network L CR D Du ut ty y c cy yc cl le e d t 1 Q D 2 vt 1 v t 1 i t 2 it 将 switch network 替换成 averaged switch network 如下图所示 g V L CR 11 Ii 1 V d DD 2 I d DD 2 2 I i DD 11 Vv 22 Vv a 因为输出电压 V 15v Vref 15 所以增益 H 51 153 ref V H V 1 Buck boost 电路的占空比为 15 0 238 1548 g V D VV 2 首先 内环增益函数 T loop gain T s H s Gc s Gvd s VM loop gain 因为第一问中 所求的 loop gain 是 uncompensated 所以 Gc s 1 因为在书第八章中推导了 buck boost 电路的控制 输出传递函数 Gvd s 所以 其中代表并联 2 0 2 1 1 1 g g vd vs R VV v ssL sC GsIR sL DDsCd s R DsC 的意思 3 化简上式得 2 2 2 1 1 gg vd LI s VVD VV Gs sLLC D s D RD 4 通过 0 2 2 0 2 1 d z V G DD LC D D R DL C QD R L 将 4 式化为零极点形式得 5 02 00 1 1 z vdd s GsG ss Q 通过计算我们可以得出 Gd0 82 710 1 89 10 8 2 0 1 2 44 105 z Q 8 因为 H s 1 3 VM 3v Gc s 1 全部带入增益回路函数 T s 中得 6 582 1 4 098 10 9 19 1 1 721 101 8944 10 s T s ss 通过 matlab 仿真可以得出传递函数的 bode 图 如下 的函数和 bode 图如下 1 1 T 133725 164133724 7 134 101 747 1019 582 109 19 13 589 1013 655 102 129 102 302 1010 19 Tsss Tssss Bode 图如下 因为从图中在 0dB 的地方所对应的频率 所以穿越频率 fc 2 33 104Hz 将问题化为 block diagram 如下图所示 Duty cycle variation H s ac line variation Load current variation T s 0 ref v e vs c G s c vs 1 3 H 3 M V 1 M V d s g vs vg Gs vd Gs load is out Zs v s Converter powerstage 因为 0 2 1 1 vg g d s R v sD sC Gs sL Dvs d s R DsC 6 化为零极点形式 02 00 1 1 vgg GsG ss Q 7 其中 0 g D G D 因为回路增益 T s H s Gc s Gvd s VM 所以将上式带入得 2 00 1 1 cz M s G s H sV T s VDD ss Q 8 因为 Gc s 1 所以不带补偿器的回路增益则为 02 00 1 1 z uu s T sT ss Q 则 直流增益为 0 9 1920log9 1919 266 c u MM G s H sVHV TdB VDDV DD 0 1 156 2 D fkHz LC 因此我们设计一个补偿器的穿越频率为开关频率的 1 20 即 10kHz 未补偿的 回路增益的幅值大约为 所以为了 22 00 9 19 1 156 10 0 122820log0 122818 216 uc TffdB 使穿越频率达到 10kHz 那么我们所设计的补偿器应该在 10kHz 频率下有 18 216dB 的增益 另外因为在 10kHz 的地方 回路增益的相位大约是 180 所以补偿器应该在 10kHz 的地方也要提高相位裕量 所以我们要设计一个超前 的 PD 调节器 我们设计的补偿器的相位裕量为 52 所以闭环功率因数 Q 为 1 通过下式可以算出补偿器零极点的频率 1 sin 52 10 3 443kHz 1 sin 52 o zz o fkHz 1 sin 52 10 29 042kHz 1 sin 52 o pp o fkHz 为了使补偿器获得增益 低频补偿器的增益必13 68dB4 44610kHz 在的地方 须是 2 0 00 1 2 80420log2 8048 956 czz c upp ff GdB fTf 因为2f 所以 4 22 162 10 zzzz frad s 5 21 824 10 pppp frad s 所以带有补偿器的回路增益为 002 00 141052 141072