Buck Boost变换器的多环控制仿真研究

通信电源技术

　2008年1月25日第25卷第1期

TelecomPowerTechnologies

Jan.25,2008,Vol.25No.1

文章编号:100923664(2008)0120039204研制开发

Buck2Boost变换器的多环控制仿真研究

宋　毅,邓福军,杨　明

(大连交通大学,辽宁大连116028)

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　　摘要:分析了Buck2Boost(反极性开关调节器)变换器的原理,指出了电压型、电流型、V型等多种控制方法的优点和

不足。为了达到更好的控制效果,在此基础上提出了多环控制方法,并对其进行了分析研究。介绍了其工作原理,建立了器件模型,用Matlab的PowerSystemBlockset工具箱对该模型进行了仿真,将仿真结果与传统的控制方法进行比较,结果表明多环控制的动态特性好于传统的控制方法,从而验证了分析的正确性。

关键词:反极性开关调节器;多环控制;Matlab;仿真中图分类号:TN712

文献标识码:A

StudyConverter

Yi,DENGFu2jun,YANGMing(DalianJiaotongUniversity,Dalian116028,China)

Abstract:ThepaperanalyzessomecontrolmethodsofBuck2BoostConverter,includecurrentmodecontroltechnique、voltagemodecontroltechniqueandVmodecontroltechnique.OnthebasisofupwardintroducedamodeofMulti2LoopControlforBuck2BoostConverterandanalyzedthemode,instructedtheprincipleofthismodeandthecomponentmodelofmulti2loopcontrolBuck2BoostConverterwasderived.SimulatedbyMatlabPowerSystemBlocksettoolbox.Theanalysisandsimulationresultswerecom2paredwithtraditionalcontrolmethods,Thesimulationresultsshowthatthedynamiccharacteristicofmulti2loopcontroltechniqueisbetterthantraditionalcontrolmethods,sotheresultsshowthatthenewmethodisright.

Keywords:Buck2Boostconverter;multi2loopcontrol;matlab;simulation

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0　引　言

由于DC/DC开关电源具有高效率、高功率密度和高可靠性等优点,被广泛地应用于通讯、计算机、工业设备和家用电器等领域。随着功率电子器件、PWM技术及开关电源理论的发展,新的电源开始逐步取代传统的电源电路。Buck2Boost变换器是基本的电源变换器之一,可实现升压和降压的功能。

在开关电源设计中控制电路的功能是在输入电压、内部参数、外接负载变化时,调节功率级开关器件的导通时间,使电源的输出电压或电流保持恒定,所以控制方法的选择和设计对开关电源的性能十分重要,采用不同的控制方法会有不同的效果。本文结合电压型和电流型等控制方式的优点,提出了多环控制Buck2Boost变换器的方法。

工作原理是在一个周期的一段时间内使电感储能,而

在后一段时间内将电感储能传递给负载,有电感电流连续和断续两种工作模式。本文仅对电感电流连续模式进行分析和仿真,该思想同样可用于断续模式。电感电流连续工作时,Buck2Boost变换器有开关管Q导通和Q关断两种工作模态。Q导通时,电源电压Uin加在电感Lf上,电感电流线性增长,二极管D截至,负载电流由电容Cf提供;Q关断时,D续流,电感Lf贮能转化为负载功率并给电容Cf充电,此后Q又导通,转入下一个周期。可见,Buck2Boost变换器的能量转换有两个过程:第一个过程是Q开通电感Lf贮能过程,第二个过程是电感能量向负载和电容Cf转移过程。传递函数为:

UUin

=-1-D

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1　Buck2Boost变换器的原理和模型的建立

1.1　Buck2Boost变换器的原理

Buck2Boost变换器的电路拓扑结构如图1所示。

其中负号表示电压反相

。

收稿日期:2007207230作者简介:宋　毅(19812),男,硕士学位,主要研究方向:电气传动与控制。

邓福军(19662),男,副教授,硕士研究生导师,研究方向为电气传动与控制。

图1　Buck2Boost变换器主电路

1.2　Buck2Boost变换器的空间状态模型的建立

根据Buck2Boost变换器的工作原理,可以得到两

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