通过PWM开关模型获取反激传递函数(理解反激变换器使用LC二级滤波之三)

分享到:

反激式拓扑第二级LC输出滤波器的优势:

  • 达到输出电压纹波目标所需的总电容较低
  • 与一级输出滤波器相比,减少了输出滤波器的总能耗
  • 大幅减少了输出电压纹波

反激式拓扑第二级LC输出滤波器的问题:

  • 重新调节补偿网络以重新建立控制回路稳定性
  • 额外的小信号模型分析以确定极点和零点

使用PWM开关方法来分析稳定性和输出设置点容差问题(由于第二级LC输出滤波器造成)时,阻抗反射简化了输入至输出模型至降压-升压过程(图1)。 凭借前一博文中展示简化后的反射阻抗,反激式转换器可在下一步变为降压-升压转换器。 这一步骤可大幅简化应用分析工作,其中,每个输出都使用第二级LC滤波器。

1

图 1 多路输出并联的简易降压-升压转换器

由于降压-升压转换器可根据负载条件在CCM和DCM中工作,因此对于CCM和DCM就分别有两个不同的PWM开关模型。 图2显示CCM中的PWM开关。 图 3显示DCM中的PWM开关。

2

图 2 CCM中的PWM开关

3

图 3 DCM中的PWM开关

适当的PWM开关模型可与降压-升压转换器进行组合,具体取决于其工作模式。图 4显示转换器中的PWM开关,其中转换器以CCM运行。 图 5显示转换器中的PWM开关,其中转换器以DCM运行。

4
图 4 CCM中降压-升压中的PWM开关

5

图 5 DCM中降压-升压中的PWM开关

采用组合的PWM开关和降压-升压模型,如图 4和图 5所示,调用降压-升压转换器功率级的转换功能得到简化。

为了说明建模流程,图 6显示如下。

6

图 6 采用第二级LC滤波器和控制电路的反激式转换器

带PWM开关的模型电路的插入第二级LC后的情况,如图 7和图 8所示.

7

图7: CCM中次级端元件反射至初级端反激式转换器

8

图8: DCM中次级端元件反射至初级端反激式转换器

9

从控制到输出电压的转换功能如(13)所概述。 根据(13)的公式,设计者可优化系统稳定性和输出调节,从而通过使用第二级LC滤波器达到最佳性能。

参考:

Fundamentals of Power Electronics, Robert W Erickson Dragan Maksimovic

Simplified analysis of PWM converters using model of PWM switch. II. Discontinuous conduction mode. Vorperian, V, Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactions, May 1990, page 497-505.

Simplified analysis of PWM converters using model of PWM switch. Continuous conduction mode. Vorperian, V, Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactions, May 1990, page 490-496.

Simplified analysis of PWM converters operating in discontinuous conduction mode using alternate forms of the PWM switch models, Jun Chen ; Ngo, K.D.T., Proceedings of the IEEE, Publication Year: 2000 , Page(s): 505 – 509

Modeling the switch of PWM convertors (comments, with reply, on `Simplified analysis of PWM converters using models of PWM switch’ by V. Vorperian), Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactions on Volume: 28           , Issue: 3                DOI: 10.1109/7.256319 Publication Year: 1992 , Page(s): 921-925.

Averaged switch modeling of boundary conduction mode DC-to-DC converters. Jingquan Chen; Erickson, R. ; Maksimovic, D. Industrial Electronics Society, 2001. IECON ’01. The 27th Annual Conference of the IEEE Volume:2, DOI: 10.1109/IECON.2001.975867 Publication Year: 2001 , Page(s): 844-849 vol.2

This post is also available in: 英语