狀態(tài)空間平均法分析

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1、狀態(tài)空間平均法首先要了解到在CCM模式下,變換器的工作模式分為開啟狀態(tài),關(guān)閉狀態(tài)。開啟狀態(tài),時間為[0,dTs]:可以寫出的狀態(tài)方程為:其中:X⑴為狀態(tài)向量;U⑴為輸入向量;A1和B1分別為狀態(tài)矩陣與輸入矩陣;y(t)為輸出變量;C1和E1分別為輸出矩陣和傳遞舉證。關(guān)閉狀態(tài),時間為[dTS/Ts]:可以寫出的狀態(tài)方程為:x(Z)=A2x(t)+B2u(t)y(t)=C2x(r)+E2u(t)其中:X⑴為狀態(tài)向量;u⑴為輸入向最;A2和B2分別為狀態(tài)矩陣與輸入矩陣;y⑴為輸出變量;C2和E2分別為輸出矩陣和傳遞舉證。由于此時為開關(guān)關(guān)閉狀態(tài),所以A2、B2、C2、E2的

2、形式與上面⑴與⑵不一樣。為了消除紋波的影響需要在一個周期內(nèi)對?狀態(tài)變杲求平均,所以有Ts4同樣的方法有1(t+Ts—Ju{T)dTIff+7k

3、變量與輸入變量在一個周期內(nèi)的平均值可以代替嶙時值,并I!近似認(rèn)為平均值在一個開關(guān)周期內(nèi)維持恒值。則可以視?⑴〉心與〈兀⑴〉心在一個開關(guān)周期內(nèi)為常量。]I(t-k-dTsfi+TsI〈雙r)〉〃=

4、

5、[A1x(r)+BIw(r)]rfr+[[A>x(r)+B2w(r)]Jr[Ts、+dTs?f1("d7kft+TsI=—(J[Ars+B1(w(r))rJJr+J+J7.j^2-A-+fi20z(r)>A}dr](12)JL3整理可以得到:{x(t))Ts=[d(t)A{+dXt)A2]{x(t))Ts+[d(/)B[+d,(t)B2]{u(t)

6、)Ts(13)這就是CCM模式下的平均變量狀態(tài)方程一般公式。用同樣的方法可以求得〈M)〉門二[d(/)G+/(/?]〈兀⑴忘+M(/)d+dW2]{u^Ts(14)分解平均變量為:狀態(tài)變量:a(/)〉〃=x+f(r)輸入變量:〈譏?!地?(/+?(『)輸出變量:〈)心)〉門=y+$o)X、U、Y為直流變量x(r)w(r)?(/)為分離出來的小信號向量再對控制量d⑴進(jìn)行分解可以得到d⑴二D+2(/),dQ)=l-d(t)=D,-d(t)將〈兀⑴床二X+無⑴{u(t))Ts=U+u(t)〈y⑴冷二丫+夕⑴代入(13)(14)然后化簡口J以得到X+訕=(DA,+DgX+(

7、DB、+D'BJU4-(DA,+DfA2)x(t)+(DB}+DfB2)u(t)+[(A—A2)X+(d—32)〃M(/)+(人一A2)x(t)d(t)+(B

8、-B2)ii(t)d(t)Y+y(r)=(DC,+DG)X+(DE、+DfE2)U+(DC】+DrC2)x(t)+(DE】+DfE2)u(t)+[(G—C2)X+(d—E2)〃l%)+(G-C2)x(t)d(t)+(E}-E2)u(t)d(t)令A(yù)=DA}+DfA2B=DB{+DfB2C=DC^DfC2D=DE{+DfE2代入上血等式可以得到:X+i(r)=4X+BU+Ax(t)+Y+y(r)=CX+EU+C

9、x(t)+Eu(t)+[(£—A2)x+(d—場刃皿⑴+[(G—C2)x+(d-坨)〃力⑴+(A,-A2)x(t)d(t)+(B,-B2)u(t)d(t)+(CX-C2)x+E2)u(t)d(t)此時可以看出兩籌式的左右邊直流與交流應(yīng)該是相等的,則有:X=AX^BUY=CX+EU因為X為直流分量,所以x=o交流分量對以得到:[⑴=Ax(r)+麗⑴+[(£一短)X+(場一場刃M⑴+(人-4)雙加⑴+?-場)力⑴加)ya)=c父⑴+勵⑴+[(G-c?)x+(厶一乞)〃M⑴+(G-C2W)J(r)+(厶-E2)il(t)d⑴因為上面式子屮含有信號積,所以上面式子就不是線性

10、的。我們要求的是線性的等式。有因小信號的乘積的幅值是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小丁?等式中其他項的,因此可以去掉小信號乘積,此時就可以到到線性的小信號等式了。i(0=Ax(t)+B%(f)+[(£—A^X+(B

11、—B2)U]d(r)y(t)=Cx(t)+Eu(t)+[(q-C2)X+(Ej-£2)U⑴卜血用狀態(tài)空間法來解釋BUCK電路:對于BUCK電路,可以去電感電流i(t)和電容電壓v(t)作為狀態(tài)變量,輸入電壓vg為輸入變量,輸出電床vO與輸入電流Ig為輸出變量。亦開關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)下,[O,dTs]時。嶺(O-Vo(r),^y^=yV^(O-yVo(r)ClILijL/C警卄罟普抄)

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