电力电子系统建模及控制4 DCDC 变换器反馈控制设计.pptx

第4章DC/DC变换器反馈控制设计第4章DC/DC变换器反馈控制设计4.1频率特性的概念4.1频率特性的概念4.2闭环控制与稳定性相位裕量是在G(s)H(s)平面上为了使G(s)H(s)轨迹的增益交越点通过(-1，j0)点，则G(s)H(s)图必须以原点为中心顺时针旋转一角度，如图4—5所示。原始回路增益函数G0(s)4.3补偿网络的设计4.3补偿网络的设计4.3补偿网络的设计4.3补偿网络的设计与有源超前一滞后补网路一的差异是在高频部分增加了一个极点fp3，而使其向下反折为-20dB/dec。频率fz1与fz2之间的增益可近似为

在频率fp2与fp3之间的增益则可近似为

与前相同，一般将补偿后系统的增益交越频率fg设定在补偿网络的fz2与fp2之间补偿网络的设计方法(3)选择极点频率
如果原始回路函数G0(s)没有零点，则可以将补偿网络Gc(s)的两个极点设定为fp2=fp3=(1～3)fs，以减小输出高频开关纹波。
(3)选择极点频率
若原始回路函数G0(s)有零点，如输出滤波电容的等效串联电阻(ESR)引起的零点fZESR或升压型变换器或反激式变换器在右半平面存在零点fZR，可用补偿网络Gc(s)的极点来补偿，即令补偿网络Gc(s)的一极点

或
(4)确定Gc(s)在Gc(s)G0(s)的增益交越频率fg增益
至此，补偿网络Gc(s)所有零点和极点的位置已经确定，但补偿网络Gc(s)的幅频图仍可在垂直方向上下移动。
一旦固定补偿网络Gc(s)幅频图上的一个点的位置，Gc(s)的幅频图就确定了。
通过确定Gc(s)在补偿后的回路函数G(s)H(s)=Gc(s)G0(s)的增益交越频率fg增益来最后确定补偿网络。(4)确定Gc(s)在Gc(s)G0(s)的增益交越频率fg增益
补偿后的回路函数G(s)H(s)=Gc(s)G0(s)在fg处增益为0dB。如果原始回路函数G0(s)在增益交越频率fg的增益为-AdB，为使补偿后回路函数G(s)H(s)=Gc(s)G0(s)在fg为0dB，Gc(s)在fg的增益必须等于AdB，即

也就是(5)求两特殊点的增益
由于补偿后系统的fg位于Gc(s)的零点fz2与极点fp2之间，于是可求出在零点fz1与fz2之间的增益为

极点fp2的处增益则为解Buck变换器占空比至输出的传递函数Gvd(s)

原始回路增益函数G0(s)

G0(s)的直流增益20lg|G0(0)|=20lg|9.6|=19.6dB；幅频特性的转折频率作出波特图幅频特性如图4-12所示。在低频时G0(s)增益为19.6dB，在频率为712Hz时发生转折，斜率为-40dB/dec。原始回路增益函数G0(s)在2300Hz穿越0dB线，相位裕量仅为8.6°
设加入补偿网络Gc(s)后，回路函数G(s)H(s)=Gc(s)G0(s)的增益交越频率fg等于1/5的开关频率fs，于是增益交越频率

如果加入补偿网络后回路增益函数以-20dB/dec斜率处通过0dB线，则变换器系统将具有较好的相位裕量。为了得到-20dB/dec的斜率，补充网络Gc(s)在穿越频率点必须提供+20dB/dec的斜率。补偿网络Gc(s)两个零点频率设计为原始回路函数G0(s)两个相近的极点频率的1/2，即

由于G0(s)没有零点，则可以将Gc(s)的两个极点设定为fp2=fp3=fs，以减小输出高频开关纹波。
原始回路函数G0(s)在fg的增益为

补偿网络Gc(s)在增益交越频率fg的增益为

这样，补偿后回路函数G(s)H(s)=Gc(s)G0(s)在fg为0dB。求在零点fz1与fz2之增益为

极点fp2的增益则为

可以画出补偿网络Gc(s)的波特图幅频特性，如图4—13所示55最后可求出补偿网络的电阻值与电容值。首先，假设R2=10kΩ，可以求得其他元件的参数4.4本章小节