[發明專利]一種復合前饋控制型滯環控制系統

有效

• 申請號: 201310532505.8
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103546034A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 趙晉斌;劉永曉
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本發明涉及PWM電壓控制技術，尤其是涉及一種復合前饋控制型滯環控制系統。

背景技術

隨著信息技術的迅猛發展，提供微處理器工作電壓的供電電源VRM(voltage?regulating?module)的輸出電壓變得越來越低，輸出電流越來越大，且在動態變化時要求供電電壓的波動必須抑制在一個很小的范圍，這樣對VRM動態性能提出了較高的要求。通常，VRM最基本的控制方法是PWM電壓控制，它是一種單環控制策略，其工作原理和算法簡單。但是因為受到帶寬的限制，其抗輸入電壓擾動能力和動態負載性能都比較差，尤其動態響應效果不甚理想。大信號擾動時，占空比飽和，動態過程就會變得緩慢，不適用于對動態性能要求較高的場合。比例控制電壓模式結構簡單，可以快速反映負載變化，但其無法在輸入和負載變化下實現輸出電壓對期望值的穩定跟蹤，系統存在穩態偏差。為此帶積分補償的電壓模式控制成為實際應用中的常見結構，但積分環節的存在，使系統動態上產生滯后作用，降低了系統的動態響應，而且補償環節設計相對復雜。電壓模式控制屬于傳統的PID控制，其穩態誤差可為零。眾所周知，經典PID控制器的魯棒性較差，這是由于PID控制是建立在系統的精確數學模型上的，對模型的依賴性強，當系統參數有較大變動時，控制效果會變差，嚴重時甚至會失去調節作用。在實際應用中，當一個調好參數的PID控制器被應用到模型參數時變系統時，系統的性能會變差，甚至不穩定。另外，在對PID參數進行整定的過程中，PID參數的整定值是具有一定局域性的優化值，而不是全局的最優值，因此這種控制作用無法從根本上解決動態品質和穩態精度的矛盾.傳統PWM電壓控制方法，必須使用運算放大器和三角載波產生電路以及其它補償電路，這些易造成直流-直流變換器的制造成本上升，難以實現小型化和輕量化。調整相位補償電路需要嫻熟的設計技術，這一點并不容易做到。

傳統型PWM電壓控制方法采用的電路圖如圖1所示，其存在以下不足：

1.傳統型PWM電壓控制方法中，必須使用運算放大器和三角載波產生電路以及其它補償電路，這些易造成直流-直流變換器的制造成本上升，難以實現小型化和輕量化。

2.運算放大器的誤差特性將嚴重影響控制電路的性能。這樣設計者在解決運算放大器的穩定問題時，必須耗費大量的時間和人力物力。

3.傳統型PWM電壓控制方法中調整相位補償電路是通過誤差放大器的增益和頻寬改善負載變動特性，但這種方法需要嫻熟的電源設計技術，并不容易做到。

4.傳統PWM電壓控制是建立在系統的精確數學模型上的，對模型的依賴性強，當系統參數有較大變動時，控制效果會變差，嚴重時甚至會失去調節作用。在實際應用中，當一個調好參數控制器被應用到模型參數時變系統時，系統的性能會變差，甚至不穩定。另外，在對參數進行整定的過程中，參數的整定值是具有一定局域性的優化值，而不是全局的最優值，因此這種控制作用無法從根本上解決動態品質和穩態精度的矛盾。

鑒于以上原因，傳統型PWM電壓控制方法難以滿足輸入輸出高速瞬態響應、小型化、輕量化、低成本、高效率的技術指標。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種動態特性好、控制電路拓撲簡單、成本低、效率高的復合前饋控制型滯環控制系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種復合前饋控制型滯環控制系統，包括依次連接的輸入電壓V_i、主開關管、濾波電路和負載R_o，所述的主開關管連接有驅動電路，還包括反饋旁路、調節電容C、滯環比較電路和前饋電路，所述的反饋旁路分別連接主開關管和負載R_o，所述的調節電容C與反饋旁路連接，所述的滯環比較電路的輸入端分別連接調節電容C、前饋電路和主開關管，輸出端與驅動電路連接，所述的前饋電路與輸入電壓V_i連接。

所述的反饋旁路包括依次連接的第一反饋調整電阻R_f、第一反饋調整電阻R和第三比例器，所述的第一反饋調整電阻R_f與負載R_o連接，所述的第三比例器與主開關管連接。