不同控制方案下断续模式 Boost 和 Buck 变换器的离散时间极点与动力学特性
系统与控制
2012-11-20 v1 动力系统
混沌动力学
摘要
非线性系统（如开关型 DC-DC Boost 或 Buck 变换器）具有丰富的动力学特性。本文采用简单的一维离散时间模型来分析断续导通模式下的 Boost 或 Buck 变换器。系统地分析了七种不同的控制方案（开环功率级、电压模式控制、电流模式控制、恒功率负载、恒流负载、恒定导通时间控制以及边界导通模式）。通过对动态变量求偏导数即可得到线性化动力学。在离散时间模型中，仅存在单个极点而无零点。该单闭环极点是三项的线性组合：开环极点、由控制方案引起的项以及由非电阻负载引起的项。即使只有一个极点，离散时间模型的相位响应也可能像双极点平均模型那样超过 -90 度。在电流模式控制下带电阻负载的 Boost 变换器中，添加补偿斜坡对极点位置没有影响。增加斜坡斜度会降低控制到输出传递函数的直流增益，并增加音频敏感度。类似的分析也应用于带非电阻负载或可变开关频率的 Buck 变换器。推导出的动力学特性与精确开关模型及过往研究结果高度吻合。
引用
@article{arxiv.1211.4415,
title = {Discrete-Time Poles and Dynamics of Discontinuous Mode Boost and Buck Converters Under Various Control Schemes},
author = {Chung-Chieh Fang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1211.4415},
year = {2012}
}
备注
An extension of an IEEE paper (for the DCM buck converter) of the author, DOI: 10.1109/TPEL.2010.2096517, to three other cases: boost converters, non-resistive load, and variable switching frequency