数字电流滞环控制的Buck-Boost DC-DC变换器

论文摘要

Buck-Boost DC-DC变换器的是DC-DC变换器基本拓扑之一,可以实现升压降压,且输入电压与输出电压反相,又为反相变换器。为了改善提高Buck-Boost DC-DC变换器的性能,本课题提出了一种基于微处理器实现的数字电流滞环控制方法,此控制策略具体为根据输入电压、输出电压、输出电流的采样信息及输出电压偏差反馈增益,计算出所需要的平均电感电流,并将电感电流控制在该平均电感电流的一个滞环宽度之内,当电感电流大于阈值上限时功率开关S关断,小于阈值下限时功率开关S导通。阐述了数字电流滞环控制方法理论,详细分析了输入电压突变和负载突变时输出电压的动态响应,给出了参数选择和设计考虑,在Simulink环境下以一个Buck-Boost变换器实例进行仿真实验,获得仿真数据及波形等仿真结果。最后以ARM—LPC2138为控制平台,制作了一台数字电流滞环控制的Buck-Boost DC-DC变换器,并进行了实验研究,对输入电压突变和负载突变时对输出电压的影响进行了实验验证,实验结果表明所提出的数字电流滞环控制方法是可行的,所进行的理论分析是正确的,该变换器的性能达到了设计指标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 开关电源背景
• 1.2 开关电源发展现状及趋势
• 1.2.1 开关电源发展现状
• 1.2.2 开关电源发展趋势
• 1.3 本文的研究内容
• 2 开关电源控制方法现状及研究
• 2.1 引言
• 2.2 基本的开关电源控制方法
• 2.2.1 脉冲宽度调制方式PWM
• 2.2.2 脉冲频率调制方式PFM
• 2.2.3 混合调制方式
• 2.3 PWM 型DC-DC 变换器的控制方法
• 2.3.1 非线性PID 控制
• 2.3.2 变结构控制
• 2.3.3 神经网络鲁棒控制
• 2.3.4 混沌控制
• 2.4 开关电源数字控制方法研究
• 2.4.1 开关电源数字控制技术分析
• 2.4.2 开关电源数字控制的关键问题
• 2.5 小结
• 3 Buck－Boost 变换器原理分析
• 3.1 Buck-Boost 主电路拓扑和工作方式
• 3.1.1 Buck-Boost 主电路拓扑
• 3.1.2 电感电流连续时的工作原理和基本关系
• 3.1.3 电感电流断续时的工作原理和基本关系
• 3.2 Buck-Boost 变换器电感及输出纹波分析
• 3.2.1 Buck-Boost 变换器的临界条件与临界电感
• 3.2.2 Buck-Boost 变换器的电感与工作模式
• 3.2.3 Buck-Boost 变换器的输出纹波电压
• 3.3 滞环控制模式及小结
• 3.3.1 滞环电压控制模式
• 3.3.2 滞环电流控制模式
• 3.4 小结
• 4 数字电流滞环控制的Buck-Boost DC-DC 变换器
• 4.1 数字电流滞环控制的Buck-BoostDC-DC 变换器基本原理
• 4.1.1 变换器组成
• 4.1.2 变换器基本控制原理
• 4.2 变换器状态分析
• 4.2.1 稳态分析
• 4.2.2 负载突降时的暂态分析
• 4.2.3 负载突增时的暂态分析
• 4.2.4 起动过程分析
• 4.3 变换器设计
• 4.3.1 控制平台选择
• 4.3.2 器件选择
• 4.3.3 系统电路的软件设计
• 4.4 小结
• 5 数字电流滞环控制的Buck-Boost DC-DC 变换器仿真及实验验证
• 5.1 Matlab/Simulink 仿真
• 5.1.1 Matlab/Simulink 的介绍
• 5.1.2 Simulink 在DC-DC 变换器仿真中的应用
• 5.2 Buck-Boost DC-DC 变换器Maltab 仿真
• 5.2.1 设计实例分析
• 5.2.2 基于Matlab/Simulink 的Buck-boost 仿真
• 5.3 实验结果及分析
• 5.4 小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录