电力电子及其控制技术

电力电子及其控制技术

报告构造

1电力电子技术概述

2开关DC-DC变换器

3控制技术研讨现状

4电路仿真例如

电力电子技术运用电力电子技术定义：采用电力电子器件等实现对电能的有效变换和

控制的技术，变换包括电压、电流、频率和波

形方面的变换。思索：为什么要变换？分类：采用按交-直流变换类型划分

1AC-DC

2AC-AC

3DC-DC

4DC-AC为什么要采用开关电源？开关DC-DC变换器D：控制脉冲占空比控制本质及分类开关DC-DC变换器控制的本质是时间比率调理按占空比的实现方式分类

定频控制–PWM

变频控制–PFMConstantONtimecontrolConstantOFFtimecontrolHystericscontrol

按控制环路分类Singleloopcontrol–VoltagemodecontrolTwoloopcontrol–CurrentmodecontrolPeakcurrentcontrolAveragecurrentcontrolValleycurrentcontrolChargecontrol–V2ControlMultiloopcontrol–V2CcontrolVoltageModeControl电压型控制电路电压型控制主要波形图优点:只检测输出电压一个变量，只需一个控制环，设计和分析相对比较简单；由于锯齿波的幅值比较大，因此抗干扰才干比较强。缺陷:输入电压或输出电流的变化只能在输出电压改动时才干检测到并反响回来进展纠正，因此呼应速度比较慢；由于电压型控制对负载电流没有限制，因此需求额外的电路来限制输出电流。PeakCurrentControl

电流型控制电路电流型控制主要波形图优点:相对于电压型控制方法有更快的输入瞬态呼应速度，提高了输出电压的稳压精度；本身具有限流的功能，易于实现变换器的过流维护，因此在多个电源并联时，更便于实现均流，得到了广泛运用。任务原理：在每个周期开场时时钟信号使锁存器复位，开关管导通，开关电流由初始值线性增大，检测电阻Rs上的电压Vs也线性增大，当Vs增大到误差电压Ve时，比较器翻转，使锁存器输出低电平，开关管关断，直到下一个时钟脉冲到来开场一个新的周期。AverageCurrentControl

任务原理:检测电流经电流积分器积分后与误差电压Ve相减，其差值与锯齿波比较生成控制脉宽驱动开关。优点:提高了电流的控制精度，抗干扰性强ChargeControl

任务原理:在开关S开通时电感电流对电容CT进展充电，当电容电压到达误差电压Ve时比较器翻转，关断S；直到下个周期时钟脉冲到来再次开启S。在S关断期间CT将充电电荷完全放掉。电荷型控制方法可以控制每个周期的电量，可以更快更有效的控制电流。特点:电荷型控制不限制最大电感电流；对电流的瞬态变化呼应速度慢，不能有效的维护开关管等功率器件。OneCycleControl

单周控制原理图任务原理每个开关周期开场时，时钟给出脉冲信号，控制器输出高电平，开关管S导通，积分器对二极管上的电压VD进展积分，积分器输出电压Vint从0开场增大，当Vint到达基准电压Vref时，比较器输出翻转，控制器关断开关管，同时输出Reset信号将积分器复位，直到下一个时钟脉冲到来开场新的周期。优点可以实现对输入电压平均值的瞬时动态控制，开关变量平均值在阅历一次过渡过程后，仅需一个开关周期就可以到达新的稳态，对输入电压具有良好的抑制才干。缺陷系统的负载动态呼应速度慢单周控制主要波形图HystereticControl

滞环控制主要波形图滞环控制原理图滞环控制，也称为bang-bang控制或纹波调理器控制，滞环控制是一种单环、变频的控制方法。任务原理：在t0时辰输出电压下降到VL，此时滞环比较器输出高电平，开关管导通，电感电流上升，输出电压上升。在t1时辰，滞环比较器的同相端与反相端相等，但是根据滞环比较器的特点，此时比较器还将继续坚持原来的形状。这种形状不断将维持到V上升到VH时，即t2时辰。在t2时辰，比较器翻转，开关管关断，电感电流下降，输出电压下降，这种形状将不断维持到t3时辰输出电压下降到VL，开场一个新的周期。滞环控制将输出电压维持在内部参考电压为中心的滞环宽度内：ΔV=VH-VL。V2Control

V2控制Buck变换器波形图V2控制Buck变换器电路图任务原理-在每一个开关周期开场时，时钟信号使锁存器复位、开关管导通，电感电流iL由初始值线性增大。对于开关频率的信号，电容C支路的阻抗远远小于负载R的阻抗，该变化的电感纹波电流完全流经电容C，经过滤波电容的等效串联电阻RE给滤波电容充电，从而在RE上产生与电感电流斜率一样的压降。由于电容C的容量很大，其电压Vcap可以为恒定不变，那么内环的检测电压为,当VS增大到误差电压Vc时，比较器翻转，从而使锁存器输出低电平，开关管关断，电感电流线性下降，直到下一个时钟脉冲信号到来，开场一个新的开关周期。V2CControl

V2C控制Buck变换器电路图V2C控制Buck变换器波形图

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仿真例如二阶电路零输入呼应过阻尼欠阻尼临界阻尼仿真参数：C=1µF，Vc0=10V，L=1µHR=0.5ΩR=5ΩR=0.0