本文摘要：0章节 感应器冷却电源的调功方法有很多，在进一步提高功率和逆变器的工作频率时，一般自由选择在整流侧调功。而斩杀波调功在直流电力下工作，供电功率因数低，对电网的谐波阻碍小，电路的工作频率低，而且与逆变器掌控分离，使得系统更为平稳可信，故限于于电压型逆变器用于。 在斩波调功的感应器冷却电源中，逆变电源的功率掌控主要是转化成为Buck斩波器的功率掌控，即通过转变Buck斩波器的驱动脉冲来调节输入电压，从而调节电源的输出功率。

0章节　　感应器冷却电源的调功方法有很多，在进一步提高功率和逆变器的工作频率时，一般自由选择在整流侧调功。而斩杀波调功在直流电力下工作，供电功率因数低，对电网的谐波阻碍小，电路的工作频率低，而且与逆变器掌控分离，使得系统更为平稳可信，故限于于电压型逆变器用于。　　在斩波调功的感应器冷却电源中，逆变电源的功率掌控主要是转化成为Buck斩波器的功率掌控，即通过转变Buck斩波器的驱动脉冲来调节输入电压，从而调节电源的输出功率。但是Buck斩波器输入电压有可能有偏差，环路设计就变为一项很最重要的工作，它关系到电路的稳定性、响应速度、动态过冲等指标。

本文在分析基于功率掌控的Buck斩波器的小信号模型和反馈控制模式的基础上，探究了反馈控制的传递函数和环路参数的设计。　　1基于功率掌控的Buck变换器分析　　如图1右图，Buck变换器的功率掌控还包括3个部分，Buck斩波器、误差放大器和PWM脉冲调节器，其中，Buck斩波器体现了电源本身的特性，通过建模的方法可以分析其输出到输入、掌控到输入的特性；误差放大器和PWM脉冲调节器包含对系统环节，误差放大器实质上是一个补偿网络，将等价信号与输入信号的差值缩放，通过PWM脉冲调节器调节频率D(t)最后可以调节输入电压UO，使输入平稳在等价值上。　　整个功率掌控的环的设计可以等价为对Buck斩波器控制器设计，因此必需首先创建掌控对象Buck斩波器的在电感电流倒数(CCM)模式下的小信号模型。　　图2为原作Buck电路工作于电感电流倒数状态(CCM)，应用于三端PWM平均值模型方法，并考虑到电感电阻rL和电容RC(ESR)，闻图3。

图2中虚线框内部分为三端PWM模型，由电源管VT、二极管VDF和续流二极管VD构成，其中，ia和ic分别代表ia(t)、ic(t)的平均值变量，Uap和Ucp分别代表Uap(t)、Ucp(t)平均值变量，其中ia(t)和ic(t)为流向a末端和流入c端的电流瞬时变量，Uap(t)和Ucp(t)为端口ap和cp的电压瞬时变量，它们是时间的函数。将主开关管等效成可控电流源形式，二极管VDF等效成可控电压源形式，由此可以得出结论如图3中虚线右图的三端PWM7电源模型。

　　当不考虑到电感内阻(一般来说可省略)时，可以获得Buck变换器频率到输入的传递函数为：RC滤波电容的ESR　　根据获得的Buck变换器的小信号模型，利用Matlab软件分析了其频率特性如图4和图5右图。图4和图5对比分析可以显现出，不受高频ESR的影响，在穿过频率处又产生一个相位滞后角，同时使幅频特性的斜率由-2变为-1。

从整体来看，系统的低频增益较低，相角裕度45。　　所以整个闭环系统的开环传递函数是：　　式中：K2(s)-PWM调制调制器传递函数，其传递函数k2(s)=1／Um，其中Um为锯齿波仅次于振幅。

　　本文用Matlab软件设计了具备双零点、双零点的PI控制器，并对设计结果展开了建模检验。根据Bode定理，补偿网络重新加入后的电路增益不应符合幅频趋向线以-20dB／dec的斜率穿越剪切点(c点)，并且最少在剪切频率左右2c的范围内维持此斜率恒定。　　由此拒绝，首先自由选择剪切频率。实际应用于中，中选fc=fs／5为宜，其中fs为斩波器工作频率或电源管的电源频率。

明确斩波器中，电源频率为50kHz，则fc=50／5=10kHz。　　如图7中右图，不加补偿网络之前系统在fc=10kHz处的增益为-11．4dB，斜率为-40dB／dec，所以，补偿网络不应符合如下条件：在fc=10kHz处的增益为11．4dB，斜率为+200dB／dec，并维持此斜率在最少2c的范围内恒定。所取两个零点坐落于谐振频率附近，以抵销斩波器的2个零点(零点+2斜率补偿零点-2斜率，并补偿其相位滞后)；令其一个零点p1抵销斩波器的ESR零点：fp1fz,设置一个高频零点p2，fp2(5～10）fc，使高频段增益减少，以诱导高频噪声。

根据以上拒绝，可以按如下方案设计：fz1=fz2=1．33kHz，fp1=7．96kHz，fp2=100kHz，kp=3250则所设计的PI补偿器的参数如下：所取R1=50k，R2=19．6k，R3=0．88k，C1=50pF，C2=6．1nF，C3=2．36nF。实际电路中，所取R1=．50k，R2=20k，R3=0．88k，C1=50pF，C2=6．2nF，C3=2．2nF。

　　从图7中可以显现出，减少PI补偿器后，系统补偿后低频增益提升，中频比特率减小，并以-20dB／dec的斜率穿过零分贝线；系统截止频率近似于为1OkHz，与设计期望值完全相同；高频波动很快，很好地提升了系统抗干扰性能；补偿后的振幅裕度超过了75。　　4结束语　　对于高频感应器冷却电源广泛应用的Buck斩波调功电路，设计了双零点、双零点补偿电路，补偿后的系统不仅提升了系统响应速度，而且避免了稳态误差，系统性能明显提高。

实验结果证明了这种补偿电路的实用性和有效性，对高频感应器冷却电源的改良和研究具备很好的参考价值。

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