兩重交錯Buck變換器控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

第1章緒論本章主要介紹了兩重交錯Buck變換器的研究背景及意義、兩重交錯Buck變換器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。對研究課題進(jìn)行深入了解和分析是開展研究工作的重要前提，本次研究在大量查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，梳理相關(guān)研究結(jié)論和研究方法。1.1課題研究背景在電力工業(yè)全面發(fā)展的時代，現(xiàn)代社會對電能質(zhì)量的要求不斷提升，特別是微處理器對供電模塊性能的高要求。電力電子技術(shù)在第三次工業(yè)革命后迎來全面發(fā)展，廣泛應(yīng)用于計算機、電力、通信等領(lǐng)域。在這個過程中，開關(guān)功率變換器作為基礎(chǔ)元件，一直是學(xué)術(shù)研究和應(yīng)用的焦點。近年來，隨著電子設(shè)備的微型化和功率需求的提升，開關(guān)功率變換器控制技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍，數(shù)字調(diào)制模式和電壓調(diào)制模式的組合趨勢逐漸顯現(xiàn)，有效提升了變換器的動態(tài)性能。末期的80年代，計算機技術(shù)與電力技術(shù)的融合推動了開關(guān)電源的發(fā)展，滿足了計算機電源的迭代需求。90年代，開關(guān)電源在家電、電子、電氣設(shè)備等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，尤其降壓式成為最快、最成熟、最廣泛應(yīng)用的類型。Buck電路作為DC-DC變換器的重要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在功率提升的背景下，通過并聯(lián)方式有效提升功率等級，特別是采用兩相交錯方式，可以降低開關(guān)管的電流，減小輸出電路紋波，延長使用壽命，提高轉(zhuǎn)換效率[1]。1.2選題的意義電子技術(shù)快速發(fā)展，電子設(shè)備不斷涌現(xiàn)，對電源性能的要求也在提高。傳統(tǒng)晶體管串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源，盡管經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展成熟，但靜態(tài)損耗大、需要散熱器、增加變壓器重量等問題限制了其應(yīng)用。相反，開關(guān)電源作為現(xiàn)代電子產(chǎn)品領(lǐng)域的主流，通過開關(guān)器件控制電流，有效解決了傳統(tǒng)電源的缺陷，提高了效率。在中國，開關(guān)電源技術(shù)逐漸普及，對性能的要求也不斷提高，高效率、高可靠性和高功率密度成為發(fā)展趨勢[2]。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)電源廣泛應(yīng)用于各類電子設(shè)備。電源變小、功率增大、電流增大，電源變得更輕、更薄、更小、更有效。開關(guān)電源逐漸取代線性電源成為主流。近年來，兩重交錯Buck變換器在高壓大功率場合得到廣泛應(yīng)用，解決了單相Buck變換器存在的問題，提高了紋波頻率，改善了輸出紋波，使得濾波電感和電容減小，瞬態(tài)響應(yīng)得到提升。1.4總結(jié)通過對電力電子技術(shù)的背景、選題意義和研究現(xiàn)狀的綜合分析，可以看出，Buck變換器在現(xiàn)代電源領(lǐng)域具有重要作用。特別是兩重交錯Buck變換器的研究，對提高功率密度、降低紋波、改善電源性能具有重要意義。在電子技術(shù)快速發(fā)展的今天，對電源的高效、小型化要求愈發(fā)明顯，Buck變換器的研究將在未來發(fā)揮更為重要的作用。

第2章兩重交錯Buck變換器的工作原理和驅(qū)動方法2.1兩重交錯Buck變換器的基本組成圖2.1是兩重交錯Buck電路原理圖，從圖中可以看出，兩重交錯Buck變換器是在單重Buck變換器的基礎(chǔ)上進(jìn)行疊加的。輸出電容C1的充電電流由相同的2個并聯(lián)變換器的輸出電感L1和L2圖2-1兩重交錯Buck電路原理圖如果2個開關(guān)由相同的PWM信號驅(qū)動，那么L1和L2是并聯(lián)的，因此獲得一個Buck變換器，能夠有效減小輸出電感，不過每個開關(guān)經(jīng)過的電流只能達(dá)到50%；驅(qū)動開關(guān)采用的是錯相PWM信號，即PWM1和PWM2，相位相差2πn，因為電感電流處于不間斷運行狀態(tài)，因此在Buck變換器運行時，開關(guān)Q接通后濾波電感開始升高；斷開Q時，濾波電感開始減少。如公式2?1、2?2所示：??在1個周期內(nèi)如公式2?3所示：?則單個Buck模塊濾波電感電流變化量如公式2?4所示：?為求模塊并聯(lián)后總的電流變化量，首先將IL1和IL2疊加，可知疊加后電流如公式?為使其有意義，可得公式2?6：1?2D≥0#即為公式2?7：D≤0.5#在CCM運行模式的兩個交錯并聯(lián)Buck變換器形成并聯(lián)狀態(tài)時，總輸出電流紋波通常低于單一模塊。綜合分析，當(dāng)CCM模式處于并聯(lián)運行狀態(tài)下，其中每個Buck變換器均呈現(xiàn)2個特征。(1)和單一模塊對比，并聯(lián)交錯模塊數(shù)量往往和電流紋波降低的幅度成正比，也可以理解為并聯(lián)交錯模塊數(shù)量與其造成的效果成正比；(2)N值為任意數(shù)值，當(dāng)占空比D接近于0或接近于1時，交錯造成的紋波幅值降低效果均不明顯，而當(dāng)D接近于0.5時，紋波幅值降低效果最為明顯。2.2兩重交錯Buck變換器的運行原理本文研究的是兩重交錯Buck變換器，也是研究兩重交錯Buck變換器最基本的電路，與普通Buck變換器相似，即在單重Buck變換器的基礎(chǔ)上進(jìn)行疊加。兩個相同Buck三相載波相差180°，起到紋波減小作用。本文以兩重交錯Buck變換器的運行原理為基礎(chǔ)，設(shè)計驅(qū)動電路的仿真及所需的電壓，電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。2.3兩重交錯Buck變換器驅(qū)動電路的仿真設(shè)計根據(jù)兩重交錯Buck變換器的運行原理用Matlab中Simulink進(jìn)行仿真。仿真參數(shù)為：輸入電壓350?400V，輸出電壓200?300V。如圖2.2所示，驅(qū)動部分為載波調(diào)節(jié)，此電路應(yīng)用的是三角波。三角波是一種波形為三角形的非正弦波，它是一個實函數(shù)，具有周期性（周期為10KHZ）和分段連續(xù)性[4]圖2-2驅(qū)動電路仿真圖常數(shù)（Constant）模塊：產(chǎn)生1個常數(shù)，該常數(shù)可以是實數(shù)，也能夠是復(fù)數(shù)。此處常數(shù)為輸出電壓200V/輸入電壓400V等于0.5。驅(qū)動脈沖波形圖如圖2.3所示。圖2-3驅(qū)動電路G1、G開環(huán)仿真結(jié)果如圖2.4所示，此仿真模型為兩相交錯并聯(lián)，即一個周期里載波波形圖波峰波谷錯開180°圖2-4開環(huán)仿真結(jié)果圖如圖2.5所示，兩重交錯Buck開環(huán)仿真模型是在單重Buck變換器基礎(chǔ)上，由2個單獨的Buck變換器并聯(lián)而成。包含2個開關(guān)管、2個電感、2個二極管、電容、電阻。圖2-5兩重交錯Buck開環(huán)仿真模型第3章兩重交錯Buck電路性能分析3.1兩重交錯Buck電路的工作過程分析隨著大功率變流器的相繼更新，變流器設(shè)備的可靠性必須提高。為了解決負(fù)載和高功率的矛盾，轉(zhuǎn)換器形成并聯(lián)狀態(tài)。在研發(fā)初期，交錯技術(shù)在VRM電路開始發(fā)揮作用。這也是其在高電流和低電壓電源領(lǐng)域的首次亮相，上述模式均屬于并聯(lián)狀態(tài)，基于此其中的負(fù)載電流始終處于平衡狀態(tài)，單相電流在總電流中的占比較小，交錯控制可以理解為使電流錯開相位，并產(chǎn)生重疊的效果，此舉能夠有效降低電流紋波。這種效果和開關(guān)頻率存在緊密關(guān)聯(lián)性，能夠有效降低功率管的整體損耗，延長使用壽命。通過結(jié)合幾個相位，可以在不增加任何一個相位的頻率的情況下實現(xiàn)高頻率。其效果與降低單相的開關(guān)頻率相同，可以減少功率管的開關(guān)損耗，提高整體系統(tǒng)效率[5]。多相并聯(lián)將驅(qū)動信號錯開，從而達(dá)到合理調(diào)節(jié)和控制的目的，此種運行模式可以歸屬為并聯(lián)方式的一種。設(shè)定n個電路處于交錯狀態(tài)，并處于相同頻率下運行，每一個開關(guān)管的導(dǎo)通時間順序都會有一個相角的變化。為了更好地理解這種運行模式，可以用兩相電路并聯(lián)時的3種工作情況為例進(jìn)行詳細(xì)分析。在第一種情況下，當(dāng)兩條線的驅(qū)動信號同時打開或關(guān)閉時，運行狀況與單支路基本相同。在第二種情況下，兩個分支的驅(qū)動信號相互補充，工作狀態(tài)相差180度。然而，兩個分支的驅(qū)動信號的頻率是不同的，它們的電流相互抵消。當(dāng)頻率不同時，兩個激勵信號的相位疊加是隨機和不規(guī)則的。在第三種情況下，即第二種情況，相位驅(qū)動的頻率是同步的，但相位仍然相互抵消。在這種模式下，會形成相位高峰和低谷，輸出信號的形狀會明顯退化。此外，總輸出電流紋波是單個相位的兩倍，總輸出電流紋波的峰值與單個相位相同。交錯并聯(lián)的方法只減少了總紋波，而沒有減少單個相位的紋波[6]。負(fù)載總電流以及相電感的電流波形，明確各個開關(guān)驅(qū)動信號波形，如圖3-1說明，當(dāng)電感電流處于疊加狀態(tài)后，會降低整體輸出電流紋波，可得到公式3?1：δ=式中nc圖3-1理想電感電流和驅(qū)動信號通過變換器若干項電感電流峰值的數(shù)值作為參考依據(jù)，變換器的運行方式通常分為連續(xù)模式和斷續(xù)模式。出于研究和分析交錯并聯(lián)變換器運行原理的目的，在設(shè)定多相電感保持穩(wěn)定狀態(tài)時，同時需要設(shè)定其電感器的充放電線全部屬于線性。該變換器的各個分支元件均為理想元件，在進(jìn)行分析時可以忽略其寄生參數(shù)。變換器工作于一個周期內(nèi)循環(huán)，其連續(xù)模式工作狀態(tài)可分成4種狀態(tài)，見圖3-2、3.3、3.4、3.5。為便于分析，首先對Q1開關(guān)管中的任一時刻為起點進(jìn)行了細(xì)致的分析。（1）模態(tài)1：t0?t1（2）模態(tài)2：t1?t2（3）模態(tài)3：t2?t3圖3-4給出了第三個時間區(qū)段，開關(guān)Q2閉合，給L2電感充電。開關(guān)（4）模態(tài)4：t3?t4在第四個時間區(qū)段上，兩個開關(guān)Q1和Q2都斷開的，如圖3-5所示。電感L1和L2分別通過二極管D1和D2給負(fù)載放電。在以上圖中，展示了占空比小于圖3-2模態(tài)1：t圖3-3模態(tài)2：t圖3-4模態(tài)3：t圖3-5模態(tài)4：t3.2兩重交錯Buck電路的電流紋波推導(dǎo)分析結(jié)合上述對兩相交錯并聯(lián)變換器工作原理的分析，模態(tài)1（圖3-2）的工作狀態(tài)方程如3?2所示：d由公式3?2可以得到，兩相電感紋波電流如公式3?3所示：?那么疊加后總的電流紋波如公式3?4：?在圖3-3模態(tài)2工作狀態(tài)的方程如下3?5所示：d由公式3?5可得，?i1和?i?則可以得到系統(tǒng)電路總的輸出電流紋波大小如公式3?7所示：?在圖3-4模態(tài)3工作狀態(tài)的方程如公式3?8所示：d由公式3?8可得，?i1和?i?則電路系統(tǒng)總的輸出電流紋波大小如公式3?10所示：?模態(tài)4（圖3-5）的工作狀態(tài)方程式與公式(2-5)一致。由上述分析可知，每一相電感流過的電流紋波和疊加后變換器總的輸出電流紋波大小如公式3?11所示：?假設(shè)兩路的電感值相匹配，得到兩相位Buck變換器的最后輸出電流紋波為單相位Buck電路的K倍，為公式3?12：K=為了能使公式3?12有實際意義，則必須要求公式中1-2D≥0，即占空比D≤0.5。通過上文推導(dǎo)不難發(fā)現(xiàn)，兩相位變換器運行過程中其實可以理解為從模式1到模式4的重復(fù)循環(huán)。在任意周期中，始終存在電感處于充電狀態(tài)，而另一個電感始終處于放電狀態(tài)。在此過程中，電流紋波的紋波和單相電感電流紋波頻率相同。但在周期中出現(xiàn)兩個電感的情況，從而造成輸出電流紋波頻率是前者的兩倍，即2f1上述分析為占空比D≤0.5的情形，類似可以分析推導(dǎo)D≥0.5的工作狀態(tài)。通過上面的理論分析，則兩相位交錯Buck的總輸出電流紋波如公式3?13所示：?

第4章兩重交錯Buck變換器的控制4.1控制電路的仿真設(shè)計在Simulink中搭建兩重交錯并聯(lián)Buck電路的仿真模型（如圖4.1），功率開關(guān)S使用Mosfet。圖4-1兩重交錯Buck閉環(huán)仿真模型主電路部分與兩重交錯Buck開環(huán)仿真模型完全相同，在單重Buck變換器基礎(chǔ)上，由2個單獨的Buck變換器并聯(lián)而成[7]。包含2個開關(guān)管、2個電感、2個二極管、電容、電阻。在控制電路中，添加了兩個控制環(huán)：電壓控制環(huán)，用來控制輸入電壓、采集輸入電壓V0與常數(shù)200圖4-2控制電路的仿真如圖4.2所示，控制電路仿真模型由電壓環(huán)、電流環(huán)、占空比載波調(diào)制組成。圖4-3雙環(huán)仿真結(jié)果圖如圖4.3所示，電感電流波形圖是兩重交錯的，電感電流紋波相互抵消，波峰波谷相對應(yīng)，達(dá)到預(yù)期想法。4.2電壓、電流控制環(huán)的設(shè)計與仿真遵循自動控制原理，開關(guān)變換器的輸出電壓必須保持穩(wěn)定且滿足用戶需求。閉環(huán)控制系統(tǒng)通過增加負(fù)反饋輸出電壓來確保穩(wěn)定狀態(tài)。誤差放大器將存在的偏差電壓與參考數(shù)值進(jìn)行對比，輸出的調(diào)制信號控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，使輸出電壓跟隨參考電壓。PID控制器基于控制偏差，調(diào)節(jié)控制量實現(xiàn)輸出量對輸入變化的跟隨。PID控制在閉環(huán)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，尤其在需要構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的場景中表現(xiàn)出快速調(diào)節(jié)參數(shù)、穩(wěn)定性良好的特性。PID控制系統(tǒng)原理框圖如圖4.4所示。圖4-4PID控制原理圖比例（P）控制比例控制是一種最為簡單的控制方式，它是利用將誤差信號成比例地得到控制信號。其控制規(guī)律如公式4?1所示：u式中：Kp比例調(diào)節(jié)器的特性是動態(tài)響應(yīng)比較快的，當(dāng)偏差信號et出現(xiàn)時，調(diào)節(jié)器會立刻進(jìn)行控制作用，由于閉環(huán)控制中采用了負(fù)反饋，導(dǎo)致被控制量降低偏差過程中出現(xiàn)不同程度的變化，控制作用往往與比例數(shù)Kp比例積分（PI）控制為了有效提升閉環(huán)控制效率，并最大限度消除穩(wěn)態(tài)誤差，需要結(jié)合比例控制規(guī)律，從而形成比例積分控制規(guī)律。其控制規(guī)律如4?2所示：u式中：KpT1PI調(diào)節(jié)器有一個積分控制，可能會發(fā)生累積或積分偏差，當(dāng)發(fā)生偏差時，控制量根據(jù)公式4?2發(fā)生改變。在調(diào)整積分時間參數(shù)時，同樣能夠?qū)ζ鋸姸冗M(jìn)行調(diào)整，以提高積分時間常數(shù)的方式，能夠起到有效延長系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差的時長，此舉能夠降低系統(tǒng)的超調(diào)現(xiàn)象，進(jìn)而優(yōu)化和改善閉環(huán)控制系統(tǒng)的性能。比例積分微分（PID）控制在PI控制規(guī)律中，其主要通過降低系統(tǒng)響應(yīng)時間作為穩(wěn)定誤差的代價。處于提升系統(tǒng)響應(yīng)速度的目的，可融入微分控制規(guī)律，這種方法能夠提升系統(tǒng)根據(jù)誤差變化采取反應(yīng)的速度，同時也可以通過微分控制達(dá)到對偏差信號趨勢的控制。PID的控制規(guī)律如公式4?3所示：ut式中：KpT1TD從公式4?3可以看出，通常偏差信號的變化率和反饋系統(tǒng)的控制量成正比，如果加入微分控制，將會有效降低系統(tǒng)超調(diào)現(xiàn)象，提升系統(tǒng)的整體響應(yīng)速度，進(jìn)而起到全面優(yōu)化系統(tǒng)性能的效果。圖4-5兩相交錯并聯(lián)buck的閉環(huán)模型圖如圖4.5所示是兩相交錯并聯(lián)buck的閉環(huán)模型圖，為驗證控制環(huán)的抗干擾性，針對兩個工況進(jìn)行仿真模擬，一個是啟動工況，一個是負(fù)載切換（半載切滿載），仿真結(jié)果如圖所示：圖4-6仿真結(jié)果圖如圖4-6所示，啟動工況條件下，輸出電壓從0到達(dá)穩(wěn)態(tài)值經(jīng)過0.05s，在啟動過程中輸出電壓有少許超調(diào)，超調(diào)大小為11.2V，約占穩(wěn)態(tài)值的5.6%。由于硬件設(shè)上，考慮了電壓及電流器件的應(yīng)力冗余，開關(guān)器件往往比額定值大一倍，因此滿足條件。在0.45s時，輸出功率由半載切換至滿載，對于輸出電壓而言，突加負(fù)載使輸出電壓發(fā)生急速跌落，幅值大概為60V，但只經(jīng)過0.05s經(jīng)過控制環(huán)調(diào)節(jié)又恢復(fù)至穩(wěn)態(tài)值，動態(tài)響應(yīng)良好，具有較好的抗干擾力。假設(shè)交錯并聯(lián)Buck變換器控制電路中鋸齒波的幅值Um=2.4V（如選用核心控制芯片SG3525，其鋸齒波的幅值即為2.4V），參考電壓與輸出電壓相同為12V?？傻霉??4、4?5GH并且令Gs=1，結(jié)合式4?2G將有關(guān)參數(shù)帶入式?Io=G其對應(yīng)的Bode圖如圖4.7所示。由Bode圖可知，幅值穿越頻率ωc=3.35×104rads，相位裕量φm圖4-7原始系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)Bode圖從開環(huán)系統(tǒng)Bode圖（圖4.7），根據(jù)P控制器的特點，在此過程中增加控制器，能夠有效降低系統(tǒng)出現(xiàn)輻頻現(xiàn)象，同時能夠達(dá)到向下移動整條曲線的效果，從而有效降低穿越頻率。不過如果曲線下移勢必會造成穿越頻率的減小，相位裕量也會隨之下降。加入PID控制器后的閉環(huán)仿真模型。電阻設(shè)置為12Ω，參考電壓為12V，鋸齒波峰值電壓設(shè)為2.4V，周期為5×10?5s。仿真時間為0.02s，仿真算法PID控制設(shè)備設(shè)置只是發(fā)揮比例P的效果，同時對比例增益P造成不同程度的影響，進(jìn)而獲得輸出電壓波形。通過圖4.8和圖4.9不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)放大系數(shù)P時，能夠有效降低其中的偏差，提升系統(tǒng)的響應(yīng)效率，當(dāng)電壓設(shè)置為12V時，通過仿真結(jié)果反映比例增益的增加會有效降低輸出電壓和輸入電壓間的誤差，從而提升系統(tǒng)的整體響應(yīng)效率。而系統(tǒng)輸出超調(diào)同樣和振蕩作用同步加大或縮小，基于自控控制理論發(fā)現(xiàn)，增益的增加能夠降低系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，但無法從根本上消除誤差。如果增益過大勢必導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性受到影響。本次研究中以調(diào)節(jié)比例增益的方式與設(shè)計預(yù)期目標(biāo)不符，基于此，必須和其他控制規(guī)律共同結(jié)合才能發(fā)揮作用。圖4-8不同比例系數(shù)下的輸出電壓波形圖4-9圖4-3中局部放大圖PI控制器的控制規(guī)律見式4?1，PI控制設(shè)備中積分能夠取代網(wǎng)絡(luò)傳遞的慣性步驟，從而能有效提升系統(tǒng)誤差。再加上其屬于半平面開環(huán)零點，能夠中和和淡化PI極點造成系統(tǒng)的不利影響。一旦積分時間參數(shù)無窮大，能夠最大限度降低積分對系統(tǒng)的消極影響，因此其能夠在不對系統(tǒng)穩(wěn)定性造成明顯影響的前提下，有效降低系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差。圍繞PI控制設(shè)備的參數(shù)調(diào)整和處理時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)積分增益確定的條件下，比例增益超調(diào)量對系統(tǒng)造成的直接影響，合理調(diào)整比例增益能得到若干種積分增益條件下的輸出電壓波形，如圖4.10圖4.11所示。通過仿真結(jié)果表明調(diào)節(jié)設(shè)備以PI控制器為主，當(dāng)系統(tǒng)處于單獨比例控制的狀態(tài)下，動態(tài)響應(yīng)效率符合系統(tǒng)要求，不過勢必存在一定誤差，進(jìn)而導(dǎo)致P調(diào)節(jié)器積分增益不斷增加，一旦增益超過極限，極易造成系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，如果積分增益不足，卻會造成系統(tǒng)排除靜態(tài)誤差耗時過長，在實際應(yīng)用時，通常以“試湊法”對輸出響應(yīng)進(jìn)行測試。圖4-10不同積分系數(shù)時輸出電壓波形圖4-11圖4-5中局部放大圖在考慮負(fù)載變化情況的條件下，將仿真時間設(shè)置為0.5s，在0.2s處負(fù)載由滿載變成了半載，0.35s處負(fù)載從半載變到滿載。由于換載時輸出電壓的峰峰值較大，故對電容大小進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，C=2×10?3F。最后得出了一組較為理想的參數(shù)P=0.08，I=40。對應(yīng)的仿真輸出電壓波形如圖4.12所示，如圖4.13所示為輸出電流波形。從圖中放大部分可以看出它的輸出電壓紋波電壓為40mV，換載時電壓峰峰值為0.4V，達(dá)到了設(shè)計的要求。當(dāng)輸入電壓為48V（±10%），即52.8V時，它的輸出電壓波形如圖4.14所示，由該圖可見與48V的情況相比輸出電壓紋波稍微大一些，但是仍能達(dá)到需求。設(shè)計中的缺點是電容比較大，消除靜差時間稍長一些。通過多方面的分析，證明了加入圖4-12P=0.08，I=40時輸出電壓波形圖4-13P=0.08，I=40時輸出電流波形圖4-14輸入電壓為52.8V時輸出電壓波形當(dāng)系統(tǒng)增加電壓反饋之后，如果只有P控制器發(fā)揮作用的狀態(tài)下，設(shè)定比例增益不高時，合理調(diào)節(jié)比例增益勢必導(dǎo)致強烈波動。如果比例增益比較大的狀態(tài)下，調(diào)整之后比例增益往往與穩(wěn)態(tài)電壓數(shù)值相差無幾。雖然可利用這種方法調(diào)節(jié)輸出電壓，但勢必對系統(tǒng)穩(wěn)定性造成較大影響，而一旦輸出電壓超調(diào)量過大，同樣無法達(dá)到設(shè)計要求?；诖?，P控制器通常需要結(jié)合其他控制器才能發(fā)揮真正的作用。在系統(tǒng)加入PI控制器后，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)靜差可以通過積分的方式降低到一個可接受的值。在這種情況下，比例增益與系統(tǒng)超調(diào)量存在緊密關(guān)聯(lián)性，積分增益量也會造成消除靜態(tài)差異耗時不同程度的影響。不過積分增益加大也會影響系統(tǒng)震蕩的幅度和頻率。并以此作為對比和分析能夠得到更為理想的輸出電壓波形，此外通過電壓反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)，可達(dá)到穩(wěn)定電壓的效果，而且電壓反饋控制系統(tǒng)對輸入電壓擾動和負(fù)載擾動的突然變化有更強的抵抗力，滿足了設(shè)計需要。

第5章全文總結(jié)與展望5.1全文工作總結(jié)在本次畢業(yè)設(shè)計中，通過學(xué)習(xí)Buck變換電路、論文格式和Matlab軟件，得到了豐富的知識。在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，了解了畢業(yè)論文的任務(wù)，查閱文獻(xiàn)學(xué)習(xí)專業(yè)知識并熟悉Matlab軟件。通過耐心指導(dǎo)，解決了疑惑并完善了研究。研究全面深入，分析了Buck變換電路的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，進(jìn)行了電流雙閉環(huán)控制設(shè)計和兩重交錯Buck變換電路的研究和設(shè)計。大量查閱文獻(xiàn)，整理相關(guān)資料，理解兩重交錯Buck變換器工作原理，不斷改進(jìn)直至得到正確的原理圖。對兩重交錯并聯(lián)Buck變換器進(jìn)行理論設(shè)計，并在MATLAB/Simulink環(huán)境下進(jìn)行了仿真驗證。從驅(qū)動電路出發(fā)，建立了后續(xù)工作的基礎(chǔ)。進(jìn)行了控制電路的設(shè)計仿真。分析了兩重交錯Buck變換器的電路性能和電壓環(huán)的跟隨性及抗擾性能。5.2未來展望通過幾個月的努力，成功完成了畢業(yè)設(shè)計。理論上設(shè)計了兩重Buck變換器的驅(qū)動電路，進(jìn)行了開環(huán)仿真研究，建立了仿真模型進(jìn)行雙環(huán)仿真研究。在設(shè)計過程中遇到了困難，理論與實際操作仍需更好結(jié)合。畢業(yè)設(shè)計讓對電力電子器件有更深了解，通過文獻(xiàn)翻閱補充了大學(xué)四年未涉及的知識。在未來，將持續(xù)努力學(xué)習(xí)，將這些知識應(yīng)用于工作和生活，爭取成為一名優(yōu)秀的青年。

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