版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、概要,1.设计要求 2.LC参数的设计 3.小信号模型的建立 4.串联超前滞后补偿网络的设计 PSIM中对电路波形的仿真,Boost变换器电路参数设计要求,11技术指标 输入电压:V=500v 输出电压:V= 700v 开关频率:50kHz 额定功率:10.5kw,Boost变换器系统电路图结构,Boost变换器的负反馈控制系统传递函数图,其中 为占空比至输出的传递函数, 为PWM 脉宽调制器的传递函数, 表示反馈通路的传递函数, 为补偿网络的传递函数。 其中 为未加补偿网络时的回路增益函数,称之为原始回路增益函数, 为待设计的补偿网络函数,LC参数的选取,由已知可得:输出额定电流: 占空比:
2、 求解临界电感 当变换器工作在临界状态时,其电感电流波形如图所示: 由此,得出临界电感值如下: 计算得 选取 ,在此选L=0.08mH,Boost变换器临界状态电感电流波形,电容值的选取,二极管关闭时,电容向负载提供直流电流, 二极管开通,同时向电容以及负载提供 电流,电容充放电荷量相同。 取纹波 临界电容由公式得 在此选 ,取,小信号模型的建立 占空比D(t)经低频 调制后, Dc/Dc变 换器的输出电压也 被低频调制,即输出 低频调制频率电压分 量的幅度与Dm成正比,频率与占 空比扰动信号调制频率相 同,这就是线性电路的特征, 实际上, DC/DC变换器的输出电压中除直流和低频调制频率电压
3、分量外,还包含开关频率及其边频带、开关频率谐波及其边频带,Boost变换器的平均开关网络模型 首先对开关元件的电压或电流变量在一个开关周期内求平均,得到等效的平均参数电路。从而消除了开关波纹的影响,但此时仍然是一个非线性电路。这样的电路由于同时包含了直流分量与交流分量的作用,成为大信号等效电路。 其次将各平均变量表达为对应的直流分量与交流小信号分量之和,消去直流分量后即可得到只含有小信号分量的表达式,达到分离小信号的目的; 最后对只含小信号分量的表达式作线性化处理,从而将非线性系统在直流工作点附近近似为线性系统,为线性系统的各种分析与设计方法的应用做好准备,开关周期平均算子的定义,式中, 是D
4、C/DC变换器中某电量; 为开关周期。对电压、电流等电量进行开关周期平均运算,将保留原信号的低频部分,而滤除 开关频率分量、开关频率谐波分量。 可以证明:经过开关周期平均算子作用后,电感的电流和电感两端的电压仍然满足法拉第电磁感应定律,即电感元件特性方程中的电压、电流分别用他们各自的开关周期平均值代替后,方程仍然成立。 类似的,电容元件的特性方程中的电压电流被代替后,方程仍然成立,图1与图2分别为Boost变换器电路和它的开关网络子电路,其开关网络子电路可用两端口网络表示,端口变量为 图1 Boost变换器开关网络 图2 Boost变换器开关网络子电路,在Boost变换器中,端口变量 刚好分别
5、为电感电流和电容电压,这里将它们定义为开关网络的输入变量。 为开关网络的输出变量。用受控源等效网络子电路,如图3所示 图3 用受控源等效的网络子电路 为保证图3中受控源两端口与图2中的开关网络完全等效,受控源两端口网络的两个端口必须与开关网络的两个端口波形相同,将图3中的二端口网络作开关周期平均运算之后,有,受控电压源的开关周期平均值为: 同理,受控电流源的开关周期平均值为: 经过开关周期平均变换后Boost变换器的等效电路如图4所示: 图4 经开关周期平均后的等效电路 对电路作小信号扰动,即令,将扰动引入电路,得到作小信号扰动后的电路,如图5 所示: 图5 加入扰动后的电路模型 其受控电压源
6、的电压: 同样,受控电流源的电流,若省略二阶交流项,可得到经线性化处理后的受控电压、电流源如图6 所示: 图6 经线性化处理后的开关模型 则得Boost变换器的小信号交流模型如图7 所示: 图7 Boost变换器小信号交流模型,用理想直流变压器代替受控源两端口网络,得到变换器小信号交流等效电路如图8 所示: 图8 Boost变换器小信号模型 可得从占空比到输出电压的小信 号传递函数,PWM调制器传递函数建立,PWM调制器的直流关系式和小信 号关系式如下: 得出调制器传递函数为,Boost变换器的负反馈控制系统传递函数图,其中 为占空比至输出的传递函数, 为PWM为脉宽调制器的传递函数, 表示反
7、馈通路的传递函数, 为补偿网络的传递函数。 其中 为未加补偿网络时的回路增益函数,称之为原始回路增益函数, 为待设计的补偿网络函数,将上面已知的传递函数结合在一起,则原始回路增益函数 为: 令 , ,则 把传递函数写入MATLAB中的sisotool中,得到传递函数的对数频率坐标图,在MATLAB中的波特图如下所示: 电路的幅值裕度:GM=-59.8dB 相位裕度:-81.7deg 截止频率: Hz 其稳定判据显示系统不稳定,不稳定的原因是原始回路中频以-40dB/dec的斜率穿越0dB线,此时对应最小相位系统相频图中相移为-180度,-20dB/dec对应-90度,所以应使校正后的系统以-20dB/dec的斜率穿越0dB线,这样就会有较好的相位稳定性,低频处设一极点以提高系统的型别,可以使补偿后的系统成为无差系统,使静差为零,同时减少了低频误差,高频处设置极点,以减小高频开关波纹。 为避免原始电路 的影响,补偿后的穿越频率应该小于零点频率,一般取开关频率的1/5,此处取: 补偿网络的两个零点频率设计为原始回路函数两个相近的极点的1/2处, 将补偿网络的两个极点设定为开关频率处,求取补偿网络的传递函数: vfb(t)为电压反馈 信号,Vref为给定信 号,由虚短与虚断的 原则可得: 此有源超前滞后网络有两个零点、三个极点。 零点为: 极点为,有源超前-滞后补偿网络
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 对教育学的认识
- 中国传真服务器行业发展趋势与投资战略研究报告2024-2034版
- 五年级上册数学教案-5 小数乘整数-苏教版
- 制造厂房相关行业项目操作方案
- 口语交际:《请你帮个忙》(教学设计)统编版语文一年级下册
- 学校是我家(教学设计)小学生主题班会
- 化工装置安全设计诊断报告
- 女性在文化传承中的角色调查问卷
- 党员责任区划分表
- 全球及中国天然免疫增强剂行业市场现状供需分析及市场深度研究发展前景及规划可行性分析研究报告(2024-2030)
- 小学校歌歌词(非常全)
- 塑料注射成型机合模部分设计毕业设计
- 一年级班级情况分析 3篇
- EXCEL支票打印模板(2020)
- 泉州局举行通信机房七氟丙烷气体灭火系统消防演习
- 土地资源管理毕业论文7700字
- IPC-J-STD-001D焊接标准培训教材
- 加筋土挡土墙工程图集[新版]
- 混凝土泵车支腿部分的设计
- 国家职业技能标准 (2020年版) 餐厅服务员
- 最新人教版高中化学实验目录(修订版)
评论
0/150
提交评论