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单相UPF Boost PWM转换器瞬态建模分析

发布时间:2008/10/9 0:00:00 访问次数:441

  图1所示为单相upf boost pwm转换器框图,它是以boost转换器为主电路的双环控制系统。外环为电压 环,以调节输出电压的平均值,使其接近于电压给定值ur。内环为电流环,按照平均电流控制模式,通过 负反馈闭环控制,使电感电流il(t)的波形、相位跟踪输人整流电压ui(t),从而保证输入功率因数接 近于1。

  乘法器输出um(t)为给定电流iref(t)。当电感电流il(t)很好地跟踪iref(t)时,有(il(t) 为一个开关周期内的平均值):

  在下面的分析中,假设:

  (1)输人整流电压ui(t)=uim|sin(πfit)|,fi为电网频率;

  (2)平均电流控制,运行于ccm模式。用平均电路模型计算,各参量取一个开关周期内的平均值;


图1 单项upf boost pwm转换器框图

  (3)负载功率p为恒定,电路无寄生电阻;

  由kcl:输出电流(此处指的是二极管d的电流见图1)

由tellegen定理,输出功率(包括电容功率及负载功率)

  考虑到il(t)≈um(t)/ri,式(13-59)也可以写成

  对式(13-58)、式(13-60)加小信号扰动,令uo(t)、io、um(t)为扰动量,uo、io和um为相应稳态量,即

  请注意,此处的uo和io为直流分量(平均值),而稳态,um=um(t)为时变量。

  忽略二阶小项,将稳态量与瞬态量分离,并令

  得到峰值电流控制的单相upf boost pwm转换器的小信号线性时域模型:

  取拉普拉斯变换,可以得到电压环开环、峰值电流控制的单相upf boost pwm转换器控制一输出传递函数:

  式中,km=mtp/tzog(s)含有一个rhp零点1/tz,一个lhp极点-1/tp,属于一阶非最小相位系统,由式(13-61(a))、式(13-61(b))可知,零点1/tz,和极点1/tp,均为时变的。而峰值电流控制、电压环开环的buck boost电源系统的传递函数的零点1/tz和极点1/tp,均为非时变的,见式(13-55)。

  单环电压型控制boost转换器的传递函数与upf boost系统的传递函数的比较,见表


  表单环电压型控制boost转换器的传递函数与upf boost系统的传递函数的比较

欢迎转载,信息来源维库电子市场网(www.dzsc.com)



  图1所示为单相upf boost pwm转换器框图,它是以boost转换器为主电路的双环控制系统。外环为电压 环,以调节输出电压的平均值,使其接近于电压给定值ur。内环为电流环,按照平均电流控制模式,通过 负反馈闭环控制,使电感电流il(t)的波形、相位跟踪输人整流电压ui(t),从而保证输入功率因数接 近于1。

  乘法器输出um(t)为给定电流iref(t)。当电感电流il(t)很好地跟踪iref(t)时,有(il(t) 为一个开关周期内的平均值):

  在下面的分析中,假设:

  (1)输人整流电压ui(t)=uim|sin(πfit)|,fi为电网频率;

  (2)平均电流控制,运行于ccm模式。用平均电路模型计算,各参量取一个开关周期内的平均值;


图1 单项upf boost pwm转换器框图

  (3)负载功率p为恒定,电路无寄生电阻;

  由kcl:输出电流(此处指的是二极管d的电流见图1)

由tellegen定理,输出功率(包括电容功率及负载功率)

  考虑到il(t)≈um(t)/ri,式(13-59)也可以写成

  对式(13-58)、式(13-60)加小信号扰动,令uo(t)、io、um(t)为扰动量,uo、io和um为相应稳态量,即

  请注意,此处的uo和io为直流分量(平均值),而稳态,um=um(t)为时变量。

  忽略二阶小项,将稳态量与瞬态量分离,并令

  得到峰值电流控制的单相upf boost pwm转换器的小信号线性时域模型:

  取拉普拉斯变换,可以得到电压环开环、峰值电流控制的单相upf boost pwm转换器控制一输出传递函数:

  式中,km=mtp/tzog(s)含有一个rhp零点1/tz,一个lhp极点-1/tp,属于一阶非最小相位系统,由式(13-61(a))、式(13-61(b))可知,零点1/tz,和极点1/tp,均为时变的。而峰值电流控制、电压环开环的buck boost电源系统的传递函数的零点1/tz和极点1/tp,均为非时变的,见式(13-55)。

  单环电压型控制boost转换器的传递函数与upf boost系统的传递函数的比较,见表


  表单环电压型控制boost转换器的传递函数与upf boost系统的传递函数的比较

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