DC/DC变换器的准线性小信号扰动模型与稳态工作点模型
模拟/电源
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2011-06-12
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用状态空间平均法建立的DC/DC变换器线性小信号模型,描述系统在额定工作点附近的工作特性。然而,由于这种方法规定变换器的参数只能在额定工作点附近变化,因此,对于工作在各种参数变化较大的移相全桥变换器来说,这种建模方法显然不是很有效。为了克服这一缺点,提出了准线性建模方法。准线性模型由稳定点模型和该稳定点下的小信号扰动模型两部分组成。稳定点模型描述系统在特定输入电压和负载情况下的稳定特性,其稳定工作点是变化的;扰动模型描述变换器在稳定点的暂态特性,它不是围绕着固定工作点作扰动得出的小信号模型,而是围绕着变化的工作点作扰动。
准线性小信号扰动模型:
移相全桥ZVSPWMDC/DC变换器:如果以移相全桥变换器的输出电感电流,输出电容电压,输入电压和占空比为变量,对这4个变量加小信号扰动,就能得出精确的线性小信号模型。这个模型可以精确地描述移相全桥变换器工作在固定工作点附近的特性。而建立其准线性小信号扰动模型时,不是对所有4个变量都施加扰动,若选择输入电压不作线性化扰动,则作线性化扰动的变量就只包括输出电感电流,输出电容电压及占空比,这样移相全桥变换器稳态工作点不再是固定的,而是随着输入电压的变化而变化,从而变量小信号扰动的大小也应为变量瞬时值与其在相应的稳态工作点稳态值之差。
建立准线性小信号扰动模型,只要不考虑输入电压变化对有效占空比总扰动量的影响,就可得出其准线性小信号扰动模型。
稳态工作点模型:
通常,变换器的输出电感电流与输出电容电压,随输入电压变化而变化,但在实际中,往往要求开关电源的输出电压维持在一个固定值。假设输出电容串联电阻很小,则输出电容电压就等于输出电压,这样,稳态工作点(Ucop,ILop,Dop)中的输出电容电压Ucop是一个常数,又由于变换器平均电感电流等于负载电流,因此,取其参考电感电流ILop等于负载电流,从而移相全桥变换器在稳定工作时的占空比,可表示为系统稳定点状态变量和系统输入电压的函数。
随着输入电压的变化而调整的,亦即此模型具有前馈控制的特点,对输入电压的扰动具有很强的抑制作用,能有效地保证了系统在大信号扰动下的稳定。 |
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