V2控制BUCK变换器建模及控制器优化.pdf

第 39卷 第4期 西 南 交 通 大 学 学 报 Vo1．39 No．4 2004年8月 JOURNALOFSOUTHWESTJIAOTONGUNIVERSIIY Aug．2004 文章编号 ：0258-2724(2004)04-0485-05 V2控制 BUCK变换器建模及控制器优化 何晓琼， 吴松荣， 王凤岩 (西南交通大学电气工程学院，四川 成都 610031) 摘 要：根据V 控制原理，用状态空间平均和线性化方法分别建立 BUCK变换器和其控制环的数学模型，求出 整个系统的传递函数 ，并根据优化控制理论对控制环补偿 电路的参数进行优化．仿真结果表明，经优化设计的 BUCK变换器比根据经验值设计的变换器的响应速度提高约50％，带宽增加约4倍． 关键词：优化；设计；V 控制；BUCK变换器；建模 中图分类号 ：TM46 文献标识码 ：A M odelingandOptimizationofV ControllerforBUCK Converters HE x∞一qiong， WU Song—rong， WANGFeng—yan (SchoolofElectricEng．，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China) Abstract：ThemodelsforBUCK converterandcontrollingloopwerebuiltusingstate—spaceaverage na dlinearmehtodsnadV2controltechnique，nadtheparametersofrthecompensativecircuitinhte controllingloopwereoptimizedbasedonoptimalcontrolhteory．Thesimulationresultsshow htathte rtnasientspeedofhteoptimizedBuckconverteris50％ fasterna dhtebnadwidht isabout4timeswider htna thatdesignedaccordingtocommonpractices． Keywords：optimization；desing ；V control；BUCKconverter；modeling 近年来，微处理芯片技术发展迅猛，运算速度大幅度提高，目前英特尔已经确立了Pentium4的4GHz 开发目标，今后还将把它的工作频率提高到 10GHz．对于给微处理芯片供电的电源而言，微处理芯片就是 一 个快速变动的负载，高速逻辑器件和微处理器引起的频繁负载变化使得DC—DC电源的瞬态响应显得13 益重要H]．V控制方法采用双电压环反馈控制，具有较快的瞬态响应速度．本文中介绍V控制方法的工作 原理，并利用状态空间平均和线性化方法建立了V 控制BUCK变换器的小信号模型，最后利用该模型对 V 控制方法的控制环路进行优化设计． 1 V 控制方法 1．1 基本原理 理想的开关电源基本变换电路可认为是一个二阶系统，因而只有两个独立的变量．开关电源控制方法 中只有一个反馈变量的为单环控制，两个反馈变量的为双环控制．双环控制中的V 型控制方法不直接采 集电感电流，其中一个控制环的反馈变量是电感电流的线性函数，因而反馈的两个变量是线性独立的．它 与电流型控制方法的不同之处在于用负载电压反馈代替内环电流反馈．V控制方法对负载冲击具有比电 流型控制方法更快的响应速度 2【]．V 控制BUCK变换器原理如图l所示，图中 Ⅱ。为输人 电压源，2／,为输 出电流扰动源，图2为其对应的主要原理波形． 收稿 日期：2003—11-03 作者简介：何晓琼(1974一)，女，讲师 486 西 南 交 通 大 学 学 报 第39卷 __}——土———一