單邊調(diào)制dc-dc變換器的數(shù)字均流控制 翻譯

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1、單邊調(diào)制DC-DC變換器的數(shù)字均流控制GuohuaZhouandJianpingXu摘要本文研究了單邊調(diào)制（后緣，前緣調(diào)制）的DC-DC變換器的數(shù)字均流控制（DAC）算法。為了用最少的計(jì)算時(shí)間和適宜的精確度計(jì)算出平均電感電流，提出了一種新的算法——FPM算法。通過(guò)用FPM算法計(jì)算出后緣調(diào)制和前緣調(diào)制的數(shù)字均流控制規(guī)律。研究并分析了DC-DC變換器的數(shù)字均流控制產(chǎn)生的次諧波振蕩。證明了數(shù)字斜坡補(bǔ)償和數(shù)字重復(fù)補(bǔ)償都無(wú)法消除數(shù)字均流控制DC-DC變換器的次諧波振蕩。因此，提出和研究了一種新方法—數(shù)字三角補(bǔ)償（用來(lái)消除數(shù)字均流控制產(chǎn)生的次諧波振蕩）。給出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了分析結(jié)果。關(guān)鍵詞：數(shù)

2、字均流（DAC）控制，數(shù)字控制，數(shù)字三角補(bǔ)償（DTC），次諧波振蕩，DC-DC變換器1:介紹目前，功率電子器件的數(shù)字控制已經(jīng)被廣泛的研究[1]-[17]。眾所周知，數(shù)字控制有以下優(yōu)點(diǎn)：元件老化較慢，可編程平臺(tái)和噪聲的魯棒控制。而且還有以下特性，較短的上市時(shí)間，容易實(shí)現(xiàn)多回路控制，能夠和數(shù)字系統(tǒng)連接，靈活的實(shí)現(xiàn)高精度的控制方案等等。DC-DC變換器最廣泛應(yīng)用的數(shù)字控制技術(shù)之一：數(shù)字電流控制模式[1],[2],[6],[9]，[17]?；跍y(cè)量電流和參考電流之間的最大值或者最小值，電流控制模式分為峰值電流控制和谷值電流控制。峰值電流控制是DC-DC變換器最廣泛的電流控制模式，它有瞬時(shí)峰

3、值電流保護(hù)功能。然而，因?yàn)楣β室蛩匦Ｕ膽?yīng)用，峰值電流和谷值電流控制導(dǎo)致了線性電流的諧波失真。盡管可以通過(guò)偏置電流的參考波形來(lái)減少線性電流的諧波失真[18]，[19]，但是對(duì)比峰值電流和谷值電流控制，電流平均控制技術(shù)仍然是首選，在沒(méi)有附加補(bǔ)償時(shí)僅導(dǎo)致很小的電流失真。數(shù)字均流控制技術(shù)的關(guān)鍵方面之一：如何有效并且精確的計(jì)算出電感平均電流。如果計(jì)算平均電感電流的信息不是很充足的話，就無(wú)法精確的計(jì)算出平均電感電流，并且將導(dǎo)致很大的誤差和降低控制的性能。相反，將計(jì)算出來(lái)高精度的平均電感電流，對(duì)應(yīng)的計(jì)算時(shí)間也將減少，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)間延時(shí)將校正預(yù)期的占空比[20]，所以這將降低系統(tǒng)的性能。文[1]提

4、出的控制算法是通過(guò)系統(tǒng)信息——變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電感，輸入電壓和輸出電壓，來(lái)測(cè)定的。通過(guò)數(shù)字合成算法或者時(shí)均電感電流，這將導(dǎo)致更多的計(jì)算時(shí)間和復(fù)雜的控制規(guī)律?；谥芷谛孕逼卵a(bǔ)償?shù)臄?shù)字電流控制模式的算法，類似文[9]提出的文[24]斜率補(bǔ)償技術(shù)。因此，文[9]提出的控制算法與文[1]的控制算法有相當(dāng)大的不同。然而文[9]提出的控制算法仍然需要系統(tǒng)信息去選擇適當(dāng)?shù)男逼卵a(bǔ)償斜率。也就是說(shuō)在文[1]和文[9]中的的控制算法都需要系統(tǒng)信息。基于單邊調(diào)制（后緣調(diào)制和前緣調(diào)制）的特性，用最少的計(jì)算時(shí)間和適當(dāng)?shù)木葋?lái)計(jì)算電感平均電流的新算法——四點(diǎn)方式的算法（FSM），在本文提出并研究?；谶@些，

5、得到了單邊調(diào)制的DC-DC變換器的數(shù)字均流控制規(guī)律。眾所周知，模擬電流模式控制和DC-DC變換器的峰值電壓控制存在次諧波振蕩[21]，[22]。同樣相應(yīng)的數(shù)字控制方式也存在于次諧波振蕩[1]，[9][23]。次諧波導(dǎo)致了不穩(wěn)定問(wèn)題并且產(chǎn)生了很大的電流和電壓紋波。為了消除文[24]提出的數(shù)字峰波電壓（DPV）控制的DC-DC變換器，數(shù)字重新定位補(bǔ)償（DRC）和交流分量的占空比的次諧波振蕩。從本文中分析結(jié)果顯示文[24]提出的DSC和DRC無(wú)法消除單邊調(diào)制的DC-DC變換器的數(shù)字均流控制的次諧波振蕩。為了消除次諧波振蕩，本文提出并研究了一種新方法——數(shù)字三角補(bǔ)償（DTC）。研究了這種方

6、法的穩(wěn)定性并研究了對(duì)數(shù)字均流控制的DC-DC變換器的次諧波的消除。這篇論文有如下組成：在第二部分，提出了計(jì)算平均電感電流的FPM算法并應(yīng)用于單邊調(diào)制的DC-DC變換器的數(shù)字均流控制技術(shù)，緊接著分析了DTC控制規(guī)律的穩(wěn)定性。在第3部分，證明了文[24]提出的DSC和DRC不能消除數(shù)字均流控制的DC-DC變換器次諧波振蕩，因此在第4部分提出了DTC方式并研究了數(shù)字均流控制的DC-DC變換器次諧波振蕩的消除。在第5部分提供的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了分析結(jié)論。2：基于FPM算法的DAC控制圖1顯示了數(shù)字控制的DC-DC變換器的結(jié)構(gòu)的框圖，里面BUCK變換器僅僅是個(gè)樣本，數(shù)字控制有以下部分組成：模擬數(shù)

7、字變換器（ADC），數(shù)組補(bǔ)償器（D-PID），和數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器，相應(yīng)的數(shù)字脈沖寬度調(diào)制（DPWM）算法可以實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字控制技術(shù)。在圖1中，和分別是參考電壓，輸入電壓和輸出電壓；是外環(huán)的輸出電壓的采樣電壓，是內(nèi)環(huán)流過(guò)電感的采樣電感電流，是在D-PID模塊中和之間的補(bǔ)償誤差信號(hào)，是輸出濾波電容的等效串聯(lián)電阻（ESR），是負(fù)載電阻。A：后緣調(diào)制的數(shù)字均流控制（DAC）圖二是后緣調(diào)制的數(shù)字均流控制DC-DC變換器的電感電流波形[1]，晶體管開關(guān)在每個(gè)開關(guān)周期開始時(shí)刻導(dǎo)通，