开关变换器脉冲序列控制技术研究

论文摘要

随着对开关电源性能要求的不断提高,以线性控制理论为基础的PWM开关变换器在瞬态特性和鲁棒性等方面的缺陷逐渐受到人们的关注,为了提高开关电源的性能,有必要引入非线性控制等具有更优控制性能的新型控制方法。论文详细分析了开关变换器的脉冲序列(Pulse Train, PT)控制技术,以不连续导电模式开关变换器为控制对象,详细分析了电压型与电流型PT控制开关变换器的工作原理和工作特性,详细分析了PT控制DCM开关变换器的能量模型、脉冲组合及输出电压纹波特性,并进行了仿真和实验验证。论文首次提出了开关变换器的跳周期调制(Pulse Skip Modulation, PSM)脉冲序列(PulseTrain, PT)控制技术,分析了基于输出电压纹波及负载电流控制的PSM PT控制开关变换器,提高了DCM开关变换器的轻载工作效率,通过仿真及实验结果对分析结果进行了验证。论文将PT控制应用于伪连续模式(Pseudo Continuous Conduction Mode, PCCM)开关变换器,提高了开关变换器的带载能力。本文详细分析了PT控制PCCM开关变换器及其工作特性,通过仿真及实验验证了该方法的有效性及理论分析的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 开关变换器控制方法概述
• 1.2.1 线性控制方法
• 1.2.2 非线性控制方法
• 1.3 论文的主要工作
• 第2章 不连续导电模式PT控制开关变换器
• 2.1 PT控制工作原理
• 2.1.1 电压型PT控制
• 2.1.2 电流型PT控制
• 2.1.3 控制器设计
• 2.2 不连续导电模式PT控制开关变换器模型
• 2.2.1 DCM开关变换器小信号模型
• 2.2.2 DCM能量模型
• 2.3 不连续导电模式PT控制开关变换器工作特性
• 2.3.1 脉冲序列组合方式
• 2.3.2 输出电压纹波特性
• 2.3.3 电压型与电流型控制比较
• 2.3.4 仿真和实验验证
• 2.4 本章小结
• 第3章 不连续导通模式PSM PT控制开关变换器
• 3.1 PSM工作原理
• 3.1.1 电压型控制
• 3.1.2 电流型控制
• 3.2 输出电压纹波控制PSM PT控制开关变换器
• 3.2.1 原理及电路设计
• 3.2.2 模型研究
• 3.3 负载电流控制PSM PT控制开关变换器
• 3.4 不连续导通模式PSM PT控制开关变换器工作特性
• 3.4.1 轻载效率分析
• 3.4.2 脉冲序列组合方式
• 3.5 仿真和实验验证
• 3.6 本章小结
• 第4章 PT控制PCCM开关变换器
• 4.1 PT控制PCCM工作原理
• 4.1.1 伪连续工作方式
• 4.1.2 PT控制PCCM电路设计
• 4.1.3 DCM/PCCM切换电路设计
• 4.2 PT控制PCCM开关变换器工作特性
• 4.3 PT控制PCCM变换器模型研究
• 4.4 仿真和实验验证
• 4.5 本章小结
• 第5章 实验电路设计
• 5.1 模拟PT和PSM PT控制DCM Buck变换器及PT控制PCCM Buck变换器控制电路设计
• 5.1.1 时钟及锯齿波产生电路
• 5.1.2 PT控制电路
• 5.1.3 PSM PT控制电路
• 5.1.4 PT控制PCCM电路
• 5.2 数字电压型与电流型PT和电压型VRC PSM PT控制采样电路及程序设计
• 5.2.1 基于FPGAAD采样电路
• 5.2.2 算法框图
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及科研成果