PTS-系列之PEK-100系列教學(xué)
PEK-120模塊之平均電流降壓電路

寫在前面的話

經(jīng)過(guò)前幾期對(duì)于PTS-800中基本的電路圖拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)掌握了基本的電路模型。從PEK-100系列開(kāi)始，在固有電路拓?fù)浠A(chǔ)上開(kāi)始對(duì)電路的控制方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。本期將針對(duì)直流變換器PEK-120的控制方式以及與新能源中光伏發(fā)電結(jié)合探究最大功率點(diǎn)追蹤技術(shù)的學(xué)習(xí)。

PEK-120
降壓式轉(zhuǎn)換器模組

簡(jiǎn) 述：

降壓變換器的電流控制框架如圖所示，采用的雙回路控制，外環(huán)為電壓回路，用以調(diào)整電壓誤差以及產(chǎn)生電流誤差及產(chǎn)生電流內(nèi)回路的電流命令，電流回路命令與電感電流的誤差再經(jīng)PWM產(chǎn)生開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。電流模式控制方法主要包括：峰值電流控制、波谷電流控制、固定導(dǎo)通時(shí)間控制、固定截止時(shí)間控制、磁滯電流控制、平均電流控制等方法，本實(shí)驗(yàn)主要針對(duì)平均電流控制。

平均電流控制原理：

平均電流控制的方塊圖如下，其由外電路電壓誤差放大器作電壓調(diào)整器產(chǎn)生電感電流命令信號(hào)，再利用電感電流與電流信號(hào)的誤差經(jīng)過(guò)一個(gè)電流誤差放大器產(chǎn)生PWM所需的控制電壓，最后由控制電壓與三角波比較生成開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

電流環(huán)設(shè)計(jì)：

根據(jù)狀態(tài)平均法：

忽略輸入電壓與輸出電壓的擾動(dòng)：

考慮到電感電流的感測(cè)衰減與PWM的增益可知：

針對(duì)一階系統(tǒng)，電流誤差放大器可以采用二類誤差放大器來(lái)設(shè)計(jì)，由于PWM的控制電壓一個(gè)周期內(nèi)僅能與其三角波信號(hào)交匯一次，因此電流回路的最大頻寬受到控制信號(hào)的上升斜率小于鋸齒波上升斜率的限制，由上述限制可知：

重新整理可知：

故：

重新整理：

如果根據(jù)控制電壓的上升斜率限制來(lái)設(shè)計(jì)，理論上的最高電流回路頻寬有可能高于或者接近開(kāi)關(guān)頻率，因此不可能以此值來(lái)設(shè)計(jì)，一般選擇電流環(huán)頻寬為開(kāi)關(guān)管謝歡頻率的四分之一到八分之一。因此，根據(jù)電流環(huán)頻寬可以確定電流環(huán)的誤差放大器參數(shù)。

電壓回路增益誤差放大器設(shè)計(jì)：

一般電壓回路的響應(yīng)速度低于電流環(huán)的響應(yīng)速度，因此在設(shè)計(jì)電壓環(huán)的時(shí)候可以將電流環(huán)看作是理想狀態(tài)，即：

基于此假設(shè)，平均電流控制的電壓回路等效電路可以簡(jiǎn)化如下圖所示：

根據(jù)上式可以寫出電壓回路的控制方塊圖如下：

電壓的誤差放大器可以采用二型誤差放大器來(lái)設(shè)計(jì)，電壓回路的頻寬一般為電流環(huán)的三分之一到五分之一。

本實(shí)驗(yàn)平均電流控制的降壓變換器的規(guī)格如下：

本次采用matlab進(jìn)行設(shè)計(jì),其源代碼如下：

仿真結(jié)果如下：

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：

總　結(jié)：

平均電流控制方式相比較于單電壓控制具有更快的響應(yīng)速度與更好的抗干擾能力，是電力電子控制理論中雙環(huán)控制的典型應(yīng)用。固緯電子在點(diǎn)力電子教學(xué)方向致力于為老師減少壓力，緩解學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，因此開(kāi)創(chuàng)了全新的理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，還請(qǐng)各位老師同學(xué)進(jìn)行了解轉(zhuǎn)發(fā)。

附：為了提供學(xué)生更加豐富的學(xué)習(xí)資料，本次我們提供了matlab的仿真文件，感興趣的可以點(diǎn)贊轉(zhuǎn)發(fā)，在文章下面留言以及聯(lián)系方式或郵箱可以免費(fèi)提供仿真文件。

仿真效果圖：