DC-DC开关变换器建模、仿真与补偿网络设计研究

【摘要】在开关电源的设计过程中,开关变换器的建模和仿真是至关重要的一个环节,精确的系统动态模型是设计出高质量的闭环控制回路的基础,合理的闭环补偿网络是控制效果好坏的关键。借助于仿真软件,对系统进行仿真则可以比较精确地预测系统的输入输出特性及动态性能,并能反复修改和优化电路参数,可以大大缩短开发时间。本文先是系统介绍了PWM型DC/DC开关变换器的几种基本拓扑,它们是组成各种开关电源主电路的基础,由它们可以延伸变化出许许多多的实际应用的开关电源拓扑。然后介绍了两种最为常用的仿真方法即Simulink下的系统级仿真和专业仿真软件Saber下的元件级仿真,本文中主要是用到了Saber仿真。介绍了PWM型DC/DC开关变换器的常见的几种建模方法,并分别运用状态平均法、电路平均法对全面考虑了实际电路寄生参数的Buck、Boost变换器进行了详细建模,得到了考虑寄生参数、可以直接运用于工程实际的小信号模型,并在专业的电源仿真软件Saber中通过网络分析元件对环路扫频,得到了实际的频率特性以证实建模的正确性。研究了开关变换器闭环补偿网络的设计及运用Matlab及Matlab控制工具箱的Sisotool工具对开关变换器补偿网络进行设计的方法,总结和分析了不同控制模式下的补偿方案,最后以CCM模式下电压控制型Buck变换器为例,用传统的配置零极点的方法,结合Sisotool强大的交互式功能设计了类型3补偿网络,同时还在Sisotool中运用PID调节自整定参数功能设计了PID补偿网络,并在Saber里分别对得到的实际电路进行了仿真,比较了两种补偿网络的实际效果,指出了传统配置零极点设计补偿网络方法的缺陷并提出了改进。
【作者】裴文；
【导师】周宇飞；
【作者基本信息】安徽大学，控制工程，2014，硕士
【关键词】DC-DC开关变换器；Saber仿真；补偿网络；Sisotool；

【参考文献】
[1]李晓丽,杜振龙,李明,余冬梅.基于Bayes概率的用户兴趣发现[J].计算机工程与科学,2003,05:17-19+26.
[2]李醉.基于市场化进程视角的FDI对国内私人投资的挤入挤出效应研究[D].海南大学,世界经济,2014,硕士.
[3]熊军.富氢气体中CO选择性甲烷化新型催化剂研究[D].华南理工大学,2012.
[4]苗世洪,谌小莉,刘沛,黄绪勇.基于无线传感器网络的配电线路故障定位方案[J].电力系统自动化,2008,20:61-66+82.
[5]佟柏.黑龙江省同江市农村职业教育发展问题研究[D].吉林大学,农业推广,2012,硕士.
[6]尤松.两米长木板自动包装机的研制[D].大连理工大学,机械工程（专业学位）,2013,硕士.
[7]章任群.基于地理空间的海域使用管理信息系统框架研究[D].中国海洋大学,环境科学,2003,硕士.
[8]张建航.快速格公钥密码方案的研究[D].西安电子科技大学,密码学,2012,硕士.
[9]王梦.基于阶次分析的旋转机械故障诊断方法研究[D].燕山大学,机械电子工程,2014,硕士.
[10]曹相军.大容量声波测井数据压缩算法研究[D].西安科技大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[11]祝兴林.对华东电力市场结算方式的探讨[J].电力系统自动化,2007,02:98-101.
[12]王锦梅.洋槐蜜、油菜蜜和荆条蜜花源标识物的确定及应用[D].西北大学,分析化学,2014,硕士.
[13]徐震,刘韧,于爱民,汪丹.智能电网中的移动应用安全技术[J].电力系统自动化,2012,16:82-87.
[14]徐多.心肌炎患者在院死亡风险预测模型及评分标准的建立[D].宁波大学,内科学,2014,硕士.
[15]余博,贾利民,秦勇,季常煦,林帅.树状结构网络在列车状态监测中的应用[J].北京交通大学学报,2014,03:7-14.
[16]王勉.移植与转向：近代启喑教育在华源流考辨[D].复旦大学,中国近现代史,2012,硕士.
[17]郭朝先.产业结构变动对中国碳排放的影响[J].中国人口.资源与环境,2012,07:15-20.
[18]朱蕾.论我国赃物的善意取得[D].兰州大学,民商法学,2012,硕士.
[19]李雯婷.国际军控背景下俄罗斯外层空间安全战略研究[D].国防科学技术大学,国际关系,2012,硕士.
[20]付妍卓.强激光场中原子分子的电离特性研究[D].西北师范大学,原子与分子物理,2013,硕士.
[21]庞洪忠.基于分数阶Fourier变换轴系扭转振动的研究[D].燕山大学,机械电子工程,2014,硕士.
[22]王金城.模拟法在项目进度风险评价中的应用研究[D].西北工业大学,管理科学与工程,2004,硕士.
[23]何剑.电除尘器气流分布技术的研究——气流均布影响因素的试验分析[D].西安理工大学,环境工程,2004,硕士.
[24]赵新泉.金融发展与出口产品技术含量研究[D].浙江工商大学,国际贸易学,2013,硕士.
[25]范德营.红外视频图像彩色迁移及目标识别的技术研究[D].华东交通大学,应用数学,2014,硕士.
[26]荣倩.养生节目定位与引导公众健康理念途径研究[D].武汉工业学院,食品加工与安全（专业学位）,2011,硕士.
[27]汤明.新鲜骨髓吸出物直接种植支架材料构建组织工程韧带的可行性研究[D].华中科技大学,外科学,2013,硕士.
[28]刘芳.米诺环素辅助利培酮治疗精神分裂症的研究[D].中南大学,临床医学,2014,博士.
[29]张曦霞.我国物业税税制设计及其相关措施研究[D].华中师范大学,税务管理,2012,硕士.
[30]彭贤锋.汶川地震北川灾区林地土壤种子库研究[D].北京林业大学,工程绿化,2013,硕士.
[31]刘丹,闫长乐.协同创新网络结构与机理研究[J].管理世界,2013,12:1-4.
[32]吕强,俞金寿.量子神经元结构设计及其应用[J].控制与决策,2007,09:1022-1026.
[33]赵雅端.基于GPGPU的复杂网络分析算法的设计与实现[D].北京化工大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[34]刘妍.恩度联合化疗对裸鼠食管鳞癌移植瘤生长影响的研究[D].河北医科大学,肿瘤学,2013,硕士.
[35]杨阳.中国电视真人秀的发展之道和成长反思[D].新疆大学,新闻与传播学,2013,硕士.
[36]王坚强.一种多准则纯语言群决策方法[J].控制与决策,2007,05:545-548+553.
[37]丁合林.元杂剧历史剧浅论[D].首都师范大学,中国古代文学,2004,硕士.
[38]董广.诗化的纪实与纪实的诗化[D].曲阜师范大学,文艺学,2013,硕士.
[39]章瑛.关于地方政府融资平台运营机制转型问题的思考[D].吉林大学,公共管理,2012,硕士.
[40]乔炳男.从原型批评角度研究罗伯特·弗罗斯特的诗歌[D].沈阳师范大学,英语语言文学,2013,硕士.
[41]王康.一种新的备货与订单生产库存模型研究[D].吉林大学,机械工程,2013,硕士.
[42]张娜.从目的论看莎士比亚十四行诗的两种汉译本[D].安徽大学,英语语言文学,2014,硕士.
[43]倪良菊.才子苍梧怨—董元恺及其《苍梧词》研究[D].南京师范大学,中国古代文学,2012,硕士.
[44]童海斌.含对苯二甲双酰腙的锌、铜和镍配合物的合成、结构及性质研究[D].华侨大学,材料物理与化学,2014,硕士.
[45]常进法.直接甲酸燃料电池阳极电催化剂中碳载体材料的研究[D].燕山大学,化学工程,2014,硕士.
[46]苏年乐.仿真模型可移植性规范的多核并行化研究[D].国防科学技术大学,2010.
[47]武炜.RNAi沉默IGF-1R表达对宫颈癌Hela细胞生长和药物敏感性的实验研究[D].苏州大学,临床检验诊断学,2013,硕士.
[48]张蒙孟.高精度油冷却机控制系统的研究与设计[D].杭州电子科技大学,计算机技术,2014,硕士.
[49]韩潇霏.“有限能力”社会工作者研究[D].华中师范大学,社会工作,2014,硕士.
[50]杨斌.锌铝水滑石纳米复合材料的制备及其在锌镍电池中的应用研究[D].中南大学,应用化学,2014,博士.