Boost型DC／DC變換器的預(yù)測(cè)無(wú)差拍控制器設(shè)計(jì)
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
當(dāng)穿越頻率fc遠(yuǎn)低于開(kāi)關(guān)頻率且遠(yuǎn)高于RC極點(diǎn)時(shí)，式(6)在fc附近可近似為：
將fc設(shè)在1／5的右半平面零點(diǎn)處，令式(7)的模值為1，相位裕度為63°，即可算出Ti，Kp。因?yàn)長(zhǎng)(s)亦即理想電流模式控制下的環(huán)路傳輸函數(shù)，所以這樣的設(shè)計(jì)同樣適用于經(jīng)典電流模式的PI控制。
5 仿真結(jié)果
以Boost變換器為控制對(duì)象，仿真模型參數(shù)為：Uin=6 V，U=12 V，f=50 kHz，L=250μH，C=66μF，R=40 Ω?？傻玫絇I控制器參數(shù)：Ti= 0．000 25，Kp=1。當(dāng)控制電壓由11 V階躍到12 V時(shí)，控制電流和電感電流的響應(yīng)如圖4a所示；采用相同的PI控制參數(shù)，設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)無(wú)差拍控制器和經(jīng)典電流模式控制器，仿真得到輸出電壓響應(yīng)如圖4b所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/175757.htm
當(dāng)控制電壓由12 V階躍到10 V時(shí)，預(yù)測(cè)無(wú)差拍控制器需要約0．5 ms的調(diào)節(jié)時(shí)間，而經(jīng)典電流模式控制器需時(shí)約0．7 ms；當(dāng)控制電壓由10 V階躍到11 V時(shí)，預(yù)測(cè)無(wú)差拍控制器需要約0．3 ms的調(diào)節(jié)時(shí)間，而經(jīng)典電流模式控制器需時(shí)約0．5 ms。
6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
按照上述仿真參數(shù)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。圖5示出兩種控制方式下，控制電壓跳變2 V時(shí)，變換器輸出直流電壓U和交流電壓u的響應(yīng)。
取階躍量的5％為誤差容限，則響應(yīng)達(dá)到并保持在終值0．1 V波動(dòng)內(nèi)所需的時(shí)間就是調(diào)節(jié)時(shí)間。由圖5a可知，當(dāng)控制電壓下跳變2 V時(shí)，預(yù)測(cè)無(wú)差拍控制器需要580μs的調(diào)節(jié)時(shí)間，而經(jīng)典電流模式控制器需要640μs的調(diào)節(jié)時(shí)間。
由圖5b可知，當(dāng)控制電壓上跳變2 V時(shí)，預(yù)測(cè)無(wú)差拍控制器需要480μs的調(diào)節(jié)時(shí)間，而經(jīng)典電流模式控制器需要620μs的調(diào)節(jié)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相比經(jīng)典電流模式控制器，預(yù)測(cè)無(wú)差拍控制器在控制電壓上跳變和下跳變2 V時(shí)，分別能夠縮短約22．6％和9．4％的調(diào)節(jié)時(shí)間。
7 結(jié)論
此處設(shè)計(jì)了預(yù)測(cè)無(wú)差拍控制，并與經(jīng)典電流模式控制進(jìn)行了對(duì)比。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，預(yù)測(cè)無(wú)差拍控制器可以改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。該設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單可靠，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)不敏感，便于數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)。
評(píng)論