諧振軟開關Buck變換器的設計及控制方法的研究.pdf

1、隨著電力電子技術高頻化的發(fā)展，使得功率變換器的重量更輕，體積更小，同時產(chǎn)品的性能價格比也提高了。采用傳統(tǒng)的硬開關技術，開關損耗會隨著開關頻率的提高而成正比地增加，令開關的高頻化發(fā)展受到限制。針對傳統(tǒng)硬開關損耗大、效率低的弱點，軟開關技術應運而生，它利用以諧振為主的換流手段，有效地降低了開關噪聲和開關損耗問題。隨著嵌入式的出現(xiàn)以及數(shù)字信號處理技術的日益成熟、完善，微處理器、微控制器和數(shù)字信號處理器的性價比不斷提高，數(shù)字控制在功率變換器中得

2、到廣泛應用。相對于模擬控制，數(shù)字控制有許多優(yōu)點。數(shù)字控制可以實現(xiàn)復雜的控制策略，具有更高的穩(wěn)定性、可靠性和靈活性，并易于實現(xiàn)電源的智能化，同時也可以縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期。
　　本文研究的諧振軟開關Buck變換器，以STM32F407VGT6為核心控制器件設計了系統(tǒng)硬件電路，以模糊PID控制策略進行控制，并通過軟件編程最終進行了實現(xiàn)。試驗結果表明這種控制策略具有很好的控制性能，算法實現(xiàn)比較簡單，同時控制模塊設計簡單，可靠性高。

3、>　　本文研究的重點內容及取得的成果主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
　　(1)對開關電源的基本工作原理及Buck拓撲結構工作原理進行了詳細的分析;同時對DC-DC變換器的控制策略進行了研究，在此基礎上對諧振軟開關變換器的穩(wěn)壓控制進行探索。
　　(2)研究了諧振軟開關Buck變換器的控制策略，重點研究了模糊控制理論與PID算法相結合的復合控制方法。首先介紹了常規(guī)PID控制理論及模擬PID、數(shù)字PID控制系統(tǒng)，并給出了PID參數(shù)整定過

4、程及規(guī)律。常規(guī)的PID控制器的參數(shù)無法適應參數(shù)變化、干擾眾多的控制系統(tǒng)，顯然難以獲得滿意的控制效果。甚至當參數(shù)變化范圍太大時，系統(tǒng)性能會明顯變差。因此，結合常規(guī)PID控制，研究了一種模糊控制和PID相結合的復合控制算法，能夠實現(xiàn)較好的效果;還將本文研究的控制算法與常規(guī)PID控制方法進行了仿真對比。通過仿真，驗證了這種策略的可行性，提升了系統(tǒng)動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。
　　(3)給出了諧振軟開關Buck變換器的硬件設計過程，同時給出各模塊硬件