電力電子及其控制技術__2015_07_20匯編

1、電力(dinl)電子及其控制技術報告(bogo)人：王金平Email: 日期: 2015.7.20共四十一頁報告結構電力電子技術概述開關DC-DC變換器控制技術研究現(xiàn)狀(xinzhung)電路仿真示例共四十一頁電力電子(dinz)技術應用共四十一頁共四十一頁共四十一頁電力電子(dinz)技術定義：采用電力電子器件(din z q jin)等實現(xiàn)對電能的有效變換和 控制的技術，變換包括電壓、電流、頻率和波 形方面的變換。思考：為什么要變換？什么是電力電子技術？共四十一頁分類：采用按交-直流變換類型(lixng)劃分AC-DCAC-ACDC-DCDC-AC 共四十一頁共四十一頁為什么要采用(ciy

2、ng)開關電源？共四十一頁共四十一頁共四十一頁開關(kigun)DC-DC變換器共四十一頁D：控制(kngzh)脈沖占空比 共四十一頁控制本質(bnzh)及分類開關DC-DC變換器控制的本質是時間(shjin)比率調節(jié)按占空比的實現(xiàn)方式分類 定頻控制 PWM 變頻控制 PFM Constant ON time control Constant OFF time control Hysterics control共四十一頁 共四十一頁 共四十一頁按控制環(huán)路(hun l)分類 Single loop control Voltage mode control Two loop control Cur

3、rent mode control Peak current control Average current control Valley current control Charge control V2 Control Multi loop control V2C control共四十一頁Voltage Mode Control電壓(diny)型控制電路 電壓型控制(kngzh)主要波形圖優(yōu)點: 只檢測輸出電壓一個變量，只有一個控制環(huán)，設計和分析相對比較簡單；由于鋸齒波的幅值比較大，因此抗干擾能力比較強。缺點: 輸入電壓或輸出電流的變化只能在輸出電壓改變時才能檢測到并反饋回來進行糾正，因此

4、響應速度比較慢；由于電壓型控制對負載電流沒有限制，因而需要額外的電路來限制輸出電流。 共四十一頁Peak Current Control 電流(dinli)型控制電路電流型控制(kngzh)主要波形圖優(yōu)點: 相對于電壓型控制方法有更快的輸入瞬態(tài)響應速度，提高了輸出電壓的穩(wěn)壓精度；自身具有限流的功能，易于實現(xiàn)變換器的過流保護，因而在多個電源并聯(lián)時，更便于實現(xiàn)均流，得到了廣泛應用。工作原理： 在每個周期開始時時鐘信號使鎖存器復位，開關管導通，開關電流由初始值線性增大，檢測電阻Rs上的電壓Vs也線性增大，當Vs增大到誤差電壓Ve時，比較器翻轉，使鎖存器輸出低電平，開關管關斷，直到下一個時鐘脈沖到來開

5、始一個新的周期。 共四十一頁Average Current Control 工作原理: 檢測電流經(jīng)電流積分(jfn)器積分(jfn)后與誤差電壓Ve相減，其差值與鋸齒波比較生成控制脈寬驅動開關。優(yōu)點: 提高了電流的控制精度，抗干擾性強共四十一頁Charge Control 工作原理: 在開關S開通時電感電流對電容CT進行充電，當電容電壓達到誤差電壓Ve時比較器翻轉，關斷S； 直到下個周期時鐘脈沖到來再次開啟S。在S關斷期間CT將充電電荷完全放掉。電荷型控制方法可以(ky)控制每個周期的電量，可以(ky)更快更有效的控制電流。特點: 電荷型控制不限制最大電感電流；對電流的瞬態(tài)變化響應速度慢，不能

6、有效的保護開關管等功率器件。 共四十一頁One Cycle Control 單周控制(kngzh)原理圖工作原理 每個開關周期開始時，時鐘給出脈沖(michng)信號，控制器輸出高電平，開關管S導通，積分器對二極管上的電壓VD進行積分，積分器輸出電壓Vint從0開始增大，當Vint達到基準電壓Vref時，比較器輸出翻轉，控制器關斷開關管，同時輸出Reset信號將積分器復位，直到下一個時鐘脈沖到來開始新的周期 。優(yōu)點 可以實現(xiàn)對輸入電壓平均值的瞬時動態(tài)控制，開關變量平均值在經(jīng)歷一次過渡過程后，僅需一個開關周期就可以達到新的穩(wěn)態(tài)，對輸入電壓具有良好的抑制能力。缺點 系統(tǒng)的負載動態(tài)響應速度慢單周控制

7、主要波形圖共四十一頁Hysteretic Control 滯環(huán)控制主要(zhyo)波形圖滯環(huán)控制原理圖 滯環(huán)控制，也稱為bang-bang控制或紋波調節(jié)器控制，滯環(huán)控制是一種單環(huán)、變頻的控制方法 。 工作原理： 在t0時刻輸出電壓下降到VL，此時滯環(huán)比較器輸出高電平，開關管導通，電感電流上升，輸出電壓上升。 在t1時刻，滯環(huán)比較器的同相端與反相端相等，但是根據(jù)滯環(huán)比較器的特點，此時比較器還將繼續(xù)保持原來的狀態(tài)。這種狀態(tài)一直將維持到V上升到VH時，即t2時刻。 在t2時刻，比較器翻轉，開關管關斷，電感電流下降，輸出電壓下降，這種狀態(tài)將一直維持到t3時刻輸出電壓下降到VL，開始一個新的周期。 滯環(huán)

8、控制將輸出電壓維持在內部(nib)參考電壓為中心的滯環(huán)寬度內：V=VH-VL。 共四十一頁 V2 Control V2控制(kngzh)Buck變換器波形圖 V2控制(kngzh)Buck變換器電路圖 工作原理 - 在每一個開關周期開始時，時鐘信號使鎖存器復位、開關管導通，電感電流iL由初始值線性增大。對于開關頻率的信號，電容C支路的阻抗遠遠小于負載R的阻抗，該變化的電感紋波電流完全流經(jīng)電容C，通過濾波電容的等效串聯(lián)電阻RE給濾波電容充電，從而在RE上產(chǎn)生與電感電流斜率相同的壓降。由于電容C的容量很大，其電壓Vcap可認為恒定不變，則內環(huán)的檢測電壓為 , 當VS增大到誤差電壓Vc時，比較器翻轉

9、，從而使鎖存器輸出低電平，開關管關斷，電感電流線性下降，直到下一個時鐘脈沖信號到來，開始一個新的開關周期。 共四十一頁 V2C Control V2C控制(kngzh)Buck變換器電路圖V2C控制(kngzh)Buck變換器波形圖共四十一頁 共四十一頁大學生該如何自我(zw)學習？信息檢索與篩選(shixun) /grid2008/index/zkcald.htm /Xplore/home.jsp / / / .hk/ / /cnpat/cn_patent.asp /bbs請注意，信息整理與歸類同樣非常重要！共四十一頁學會(xuhu)使用工具工欲善其事，必先利其器得其法者事半功倍，不得其法者

10、事倍功半 共四十一頁仿真(fn zhn)示例二階電路零輸入(shr)響應 過阻尼欠阻尼臨界阻尼共四十一頁仿真(fn zhn)參數(shù)：C=1F，Vc0=10V，L=1HR=0.5 R=5 共四十一頁R=0.01 衰減(shui jin)振蕩角頻率 共四十一頁電壓(diny)型Buck變換器 共四十一頁輸出(shch)電壓起動波形穩(wěn)態(tài)仿真(fn zhn)結果共四十一頁負載(fzi)突變仿真結果共四十一頁功率(gngl)因素校正變換器 單相(dn xin)不控整流電路仿真結果輸入電流FFT共四十一頁Boost PFC 仿真(fn zhn)電路圖共四十一頁輸入(shr)電壓、電流仿真結果輸入(shr)電流FFT共四十一頁單相(dn xin)逆變器 單相(dn xin)逆變器開環(huán)仿真電路圖共四十一頁仿真(fn zhn)結果共四十一頁 Thanks!共四十一頁內容摘要電力電子及其控制技術。開關DC-DC變換器。開關DC-DC變換器。AC-AC。DC-DC。開關DC-DC變換器控制的本質是時間比率調節(jié)。由于鋸齒波的幅值比較大，因此