峰值電流模式開關(guān)功率變換器的動(dòng)態(tài)斜坡補(bǔ)償策略研究.pdf

1、開關(guān)功率變換器集合了功率管非線性元件和儲(chǔ)能元件,其工作特性表現(xiàn)為時(shí)域分段線性特點(diǎn),具有強(qiáng)耦合非線性特性,不僅會(huì)給電力系統(tǒng)注入大量諧波,而且當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時(shí),還會(huì)出現(xiàn)豐富的不穩(wěn)定現(xiàn)象,如次諧波振蕩、低頻振蕩等。這些不穩(wěn)定行為的存在造成開關(guān)功率變換器系統(tǒng)的工作性能惡化。為此,本文以峰值電流模式開關(guān)功率變換器的快變不穩(wěn)定行為(如次諧波)的動(dòng)態(tài)斜坡補(bǔ)償(DSC,dynamical slope compensation)控制策略,結(jié)合典型的D

2、C/DC Buck變換器和Boost PFC AC/DC變換器為研究對(duì)象,展開了相關(guān)的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究,為開關(guān)功率變換器的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行提供技術(shù)解決方案。論文完成的主要工作以及取得的成果歸類如下:
　　①在開關(guān)功率變換器的穩(wěn)定性分析方法上,改進(jìn)了傳統(tǒng)的雅克比(Jacobian)矩陣的求解法,所得的通用性的結(jié)果可簡(jiǎn)化快變不穩(wěn)定行為的分析,為后面的控制參數(shù)優(yōu)化工作提供了一種理論手段。
　　②結(jié)合峰值電流模式 Boost PFC

3、變換器,研究了斜坡補(bǔ)償(SC, slope compensation)控制效果及存在的問題。應(yīng)用所提的Jacobian矩陣的求解法,導(dǎo)出斜坡補(bǔ)償控制斜率的穩(wěn)定工作范圍,為控制參數(shù)選取提供了理論選擇依據(jù)。所給的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,斜坡補(bǔ)償能夠有效抑制系統(tǒng)的快變不穩(wěn)定行為,但斜坡補(bǔ)償存在補(bǔ)償度問題,降低了穩(wěn)態(tài)的電感電流峰值,從而引起過零處的電流畸變,造成原有Boost PFC變換器系統(tǒng)的功率因數(shù)惡化,本部分研究工作闡明了傳統(tǒng)斜坡補(bǔ)償存在的問題及原

4、因,也為后續(xù)動(dòng)態(tài)斜坡補(bǔ)償策略的探索提出了一種工程實(shí)際需求。
　?、坩槍?duì)傳統(tǒng)斜坡補(bǔ)償存在過零畸變問題,本文提出了一種零擾動(dòng)動(dòng)態(tài)斜坡補(bǔ)償控制策略,除了保留了原有SC的穩(wěn)定控制優(yōu)點(diǎn)外,同時(shí)改進(jìn)其不足。分別結(jié)合峰值電流單環(huán)、電壓電流雙環(huán)控制Buck變換器以及峰值電流模式Boost PFC變換器為例,構(gòu)建各自的零擾動(dòng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制方程,利用 Jacobian矩陣的改進(jìn)求解法給出控制參數(shù)的理論工作范圍,最后給出相關(guān)的仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明