论文部分内容阅读
随着数字控制理论及半导体技术的发展,电源技术的控制数字化实现成为电力电子技术发展的重点研究方向之一。其中针对开关电源,控制技术的数字化能够满足实际应用中高频化和模块化需求,而逐步成为当前开关电源控制研究的热点。在本文中,选取变压器滞后型二极管箝位移相全桥DC/DC变换器作为被控对象开展数字控制研究,以实现大功率模块电源控制功能数字化为目标,基于数字电源控制芯片UCD3138,完成相关闭环控制算法设计研究。课题成果重点完成了控制算法的设计、技术实现及验证。与传统模拟控制技术相比,研究成果表明数字控制技术能有效降低电磁干扰,提高系统的响应速度,并有效节省模块空间,具有良好的扩展空间。针对大功率移相全桥DC/DC模块电源的数字控制研究,本文主要从以下几个方面展开:1、针对变压器滞后型二极管箝位移相全桥DC/DC变换器,重点分析其工作原理,并针对传统控制实现中移相PWM控制实现ZVS的策略及占空比丢失现象,分析其产生机理,结合主功率电路拓扑,对如何设计磁性元件高频主变压器、输出滤波电感、谐振电感、直流脉冲互感器和输出滤波电容等给出具体实施方案。2、为了实现大功率移相全桥DC/DC模块电源数字控制,本文讨论了主控制芯片UCD3138工作机理,根据DPWM工作模式,提出了一种移相PWM数字控制方法。结合全波整流方案同步整流控制的特点,本文重点提出了一种适应轻载管理的同步整流控制方法,并基于CCS开发环境及数字电源软件完成控制算法的技术实现。3、结合大功率移相全桥DC/DC变换器的小信号模型,本文对闭环系统补偿特性进行了理论分析,结合数字PID控制方法,基于数字电源控制芯片UCD3138对环路补偿进行参数整定。根据实现大功率移相全桥DC/DC模块电源的恒功率恒流功能需求,优化数字控制方法,保证电压控制环与电流控制环在相互切换时没有电压尖峰,有效降低电磁干扰。4、本文采用峰值电流模式对大功率移相全桥DC/DC模块电源进行计算机数字控制闭环实验。所采用的方法能有效实现同步整流移相PWM控制及主功率开关管的零电压开关,模块电源阶跃响应快且无超调。