为什么没人做交错buck双buck闭环控制制,大多做的双buck闭环控制制,或者交错BUCK,没有将两者结合?

&&& 随着我国行业的发展,在中大功率应用场合,采用PWM控制技术的移相全桥DC/DC变换器越来越受到人们的关注,随着PWM控制技术逐渐向高频化方向发展,全球各大生产商竞相研制出各种新型的PWM控制器件,其中TI公司推出的UCC3895是一款具有代表性的移相全桥控制器件。该器件既可以工作于电流模式也可以工作于电压模式,又可以为谐振零电压开关提供高频、高效的解决方案,具有广阔的应用前景。这里基于UCC3895设计了移相全桥DC/DC变换器的双闭环控制系统,并结合实际应用对该系统进行了实验测试。1 移相全桥DC/DC变换器闭环系统工作原理&&& 移相全桥DC/DC变换器闭环系统结构框图如图l所示。&&& 直流输入电压经过全桥逆变、高频降压、输出侧整流得到所需的直流电压。四路PWM波配置为两组,PWMl、PWM2为一组,用来控制全桥逆变模块的超前臂;PWM3、PWM4为另一组,控制滞后臂。PWMl与PWM2互补,PWM3与PWM4互补,可通过UCC3895设置合适的死区时间。该闭环控制采用峰值电流模式,外环电压调节器的输出作为电流内环的基准,在电流环中对采样的电流进行斜坡补偿,以保证占空比大于50%的时候,系统仍能稳定工作。电流环的输出作为信号,通过脉宽调制电路、移相电路、隔离驱动电路实现对系统的闭环控制。
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Buck电路平均电流双闭环控制
&&这是鄙人自行设计的一个Buck平均电流模式双闭环电路,供大家参考,若有错误之处还请见谅!
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你可能喜欢图文解说DSP交错并联BUCK驱动和闭环控制
为了减小BUCK的输出电压和电流的纹波,减小功率电感,采用交错并联BUCK是一个不
错的选择。本文浅谈基于数字处理器DSP驱动交错BUCK和闭环的方法,以起到抛砖引玉
基本拓扑如下:
这个是采用二极管做续流的交错BUCK
交错同步BUCK
下面的实际的波形
DSP做交错驱动,Q1和Q2是互补的,Q1是BUCK1的开关管,Q2是BUCK1的同步续流
管,Q3和Q4也是互补,Q3是BUCK2的开关管,Q4是BUCK2的同步续流
Q1和Q2,Q3和Q4互补时的死区是需要的,如果是MOS做开关器件的话,死区设置600ns就够了,对于我这个是200K的开关频率,死区是不能设置太大,否则占空比的可调范围
另外注意的是,Q2和Q1驱动是相差180度的,这个是理论上的,实际他们是有死区的
就是说,两者的最大占空比不可能达到绝对50%的,意思是最大占空比需要小于50%
下面是最大占空比的波形
在两相交错BUCK中,最大占空比被定义为50%,Q1和Q3是相差180度,并且最大占空
比理论上是要小于50%的,这时输出电流波形的变化幅值是最小的,我这电流波形是在
去掉输出滤波电容的情况下测试的,因为这样更容易看出电流波形的变化
下面的波形是在输出加上一个小滤波电容的电流波形,见绿色波形
从上面的图里可以看出,输出电流频率是开关频率的两倍,即400KHz
所以,功率电感可以做得很小,本例的两相交错电感量是5uH
建议楼主有几个问题再考虑一下:
1. 两相交错buck占空比理论上需要小于50%吗?两相buck的均流和占空比有因果关系吗?
2. 对固定的输入电压来说,单相buck电路的输出纹波电流(这时等于电感纹波电流)与占空比之间的关系是单调的吗?如果是两相交错buck,这个关系是单调的吗?
对楼主的若干观点表示不能认同。
等晚上传几张2个BUCK占空比分别是48%,55%的驱动波形和输出电流波形的图片,我们再来分析
先上两张图片,大家先看看,然后我们来分析
1. 2个BUCK的占空比接近50%(小于50%)时的驱动波形和输出电流波形
2. 2个BUCK的占空比超过50%时的驱动波形和输出电流波形
第二张图明显是两路驱动占空比不一样,黄色的比蓝色的宽;而且相位差也不是180度,两路相差180度且都大于50%的驱动是没有同时为低的时刻的。
没错,是黄色比蓝色宽点,我是认为这样设置稍大于50%的两路BUCK占空比,以方便观察输出电流的变化情况
第1张图是小于50%或接近50%占空比,电流纹波是不是很小了?
而第2张图是大于50%占空比的电流波形,出现了异常,说明2个功率电感
在储能和释能的时序上发生了冲突
下图这个是电流换相的情况
可见,切换电流的尖峰还是存在,PID调了很久,无法根除这个尖峰
这个尖峰是环路过调引起的
目前PID的参数是Kp=18 Ki=3 Kd=20
PID控制算法的通俗理解
以小车纵向控制举例说明PID的一些理解。
首先,为什么要做PID?
由于外界原因,小车的实际速度有时不稳定,这是其一,
要让小车以最快的时间达达到既定的目标速度,这是其二。
速度控制系统是闭环,才能满足整个系统的稳定要求,必竟速度是系统参数之一,这是其三.
小车调速肯定不是线性的,外界因素那么多,没人能证明是线性的。如果是线性的,直接用P就可以了。
比如在PWM=60%时,速度是2M/S,那么你要它3M/S,就把PWM提高到90%。因为90/60=3/2,这样一来太完美了。
完美是不可能的。
那么不是线性的,要怎么怎么控制PWM使速度达到即定的速度呢?即要快,又要准,又要狠。(即快准狠)系统这个速度的调整过程就必须通过某个算法调整,一般PID就是这个所用的算法。可能你会想到,如果通过编码器测得现在的速度是2.0m/s,要达到2.3m/s的速度,那么我把pwm增大一点不就行了吗?是的,增大pwm多少呢?必须要通过算法,因为PWM和速度是个什么关系,对于整个系统来说,谁也不知道。要一点一点的试,加个1%,不够,再加1%还是不够,那么第三次你还会加1%吗?很有可能就加2%了。
通过PID三个参数得到一个表达式:△PWM=a *△V1+b *△V2+c *△V3,a b c是通过PID的那个长长的公式展开,然后约简后的数字,△V1 ,△V2 ,△V3 此前第一次调整后的速度差 ,第二次调整后的速度差,第三次。。。。。一句话,PID要使当前速度达到目标速度最快,需要建立如何调整pwm和速度之间的关系。
输入输出是什么:
输入就是前次速度,前前次速度,前前前次速度。
输出就是你的PWM应该增加或减小多少。
PID控制算法及其作用
PID控制器是一种线性控制器,它将给定值与实际输出值的偏差 的比例、积分和微分进行线性组合,形成控制量
数字PID控制器还是比较成熟的,在一般的电源闭环控制已经够用了,3个参数(Kp,Ki,Kd)
我是实际调试的,本想建模的,这个东西不会弄,只是硬调了,我在上位机做了个工厂调试界面,可以实时调试,并示波器观察每次调试的结果,很方便,很直观。
我总结的PID调试经验:
先将电流设置额定值的20%
1. 先置I,D为零,将P从最小慢慢加大,直到出现振荡,然后往下调一点,不振荡时,记住这个P值,
2. 再把I从小加大,直到出现振荡,再往下调一点,不振荡,记住这个I值;
将电流设置额定值的40% 重复上面的步骤,再60%,80%,100%的电流调试。
很多时候需要重复调试很多次来寻找最佳状态,需要耐心调试。
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