開關(guān)型功率變換器的研究與設(shè)計(jì)

3.2 頻域性能指標(biāo)

根據(jù)幅頻和相頻特性，可列出自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的頻域性能指標(biāo)，即

1）相角裕度 y；

2）幅值裕度 K_g；

3）諧振頻率 ω_r；

4）幅頻特性諧振峰值 M_r；

5）閉環(huán)頻率響應(yīng)的帶寬。

帶寬與響應(yīng)速度成正比，可近似用增益交界頻率表示；但帶寬大，高頻噪聲也大。

對開關(guān)變換器來說，還有下述兩個(gè)重要的頻域性能指標(biāo)，即

1）抗電網(wǎng)擾動能力，即閉環(huán)音頻紋波衰減率（audio-susceptibility）

A(s)=V_o(s)/V_i(s)

2）抗負(fù)載擾動能力，用閉環(huán)輸出阻抗Z_o=V_o(s)/I_o(s)表示。

開關(guān)變換器的兩個(gè)重要性能指標(biāo)是負(fù)載調(diào)整率和電壓調(diào)整率，即用來衡量當(dāng)負(fù)載電流I_o(s)和輸入電壓V_i(s)擾動時(shí)，輸出電壓的穩(wěn)定精度。反映在頻域內(nèi)，即要求A(s)、Z_o的極點(diǎn)和零點(diǎn)在左半平面。

3.3 對數(shù)頻率特性

頻率特性對數(shù)坐標(biāo)圖又稱Bode圖或?qū)?shù)頻率特性圖，從Bode圖上很容易看出某些參數(shù)變化和某些環(huán)節(jié)對系統(tǒng)性能的影響，因此，Bode圖是設(shè)計(jì)變換器閉環(huán)控制系統(tǒng)的有力工具。

Bode圖包括幅頻特性圖和相頻特性圖，分別表示幅值和相角與角頻率之間的關(guān)系，即

幅頻特性描述增益|G(jω)|與ω的關(guān)系：

20log|G(jω)|～logω。以dB為單位，其斜率用dB/dec表示。

相頻特性描述相位∠G(jω)與ω關(guān)系：

∠G(jω)～logω。某一頻率的相位與幅頻特性變化率有關(guān)，相頻特性斜率用°/dec表示。

3.4 極點(diǎn)和零點(diǎn)

在復(fù)平面（s=σ＋jω）上，使G(s)無窮大的點(diǎn)，稱為G（s）的極點(diǎn)；使G（s）=0的點(diǎn)，稱為G（s）的零點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定性由閉環(huán)極點(diǎn)唯一確定，而控制系統(tǒng)過渡過程C（t）的基本特性由閉環(huán)極點(diǎn)及閉環(huán)零點(diǎn)共同決定。位于s右半平面（RHP）的極點(diǎn)和零點(diǎn)，稱為RHP零點(diǎn)或RHP極點(diǎn)；位于S左半平面（LHP）的極點(diǎn)和零點(diǎn)，稱為LHP零點(diǎn)或LHP極點(diǎn)。由控制系統(tǒng)穩(wěn)定條件可知，控制系統(tǒng)穩(wěn)定的必要和充分條件是系統(tǒng)特征方程的根全部具有負(fù)實(shí)部。即開關(guān)型功率變換器的閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)都是LHP極點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)才是穩(wěn)定的。

3.5 系統(tǒng)頻率響應(yīng)與系統(tǒng)穩(wěn)定性和系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的關(guān)系

1）系統(tǒng)的穩(wěn)定性和穩(wěn)定裕度

開關(guān)型功率變換器是一個(gè)閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，為了保證系統(tǒng)始終正常工作，不僅要求系統(tǒng)是穩(wěn)定的，而且要求它具有足夠的穩(wěn)定裕度。系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度稱為相對穩(wěn)定性，一般采用相角裕度和幅值裕度來定量表示。

相角裕度

γ=∠G(jω_c)－（－180°）=180°＋∠G(jω_c)

ω_c可由|G(jω)|=1求得。

幅值裕度