[發(fā)明專利]DC-DC變換器延遲控制電路

有效

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• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN107959415B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 馬偉;張銳;胡敏;董志明
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155;H02M1/14;H02M1/08
• 代理公司: 重慶為信知識產權代理事務所(普通合伙) 50216
• 代理人: 龍玉洪

本發(fā)明公開了一種DC?DC變換器延遲控制電路，包括DC?DC變換器，該DC?DC變換器包括主電路和控制電路，所述控制電路設置有驅動模塊，該驅動模塊驅動所述主電路中功率器件的開通和關斷，所述控制電路還設置有延遲模塊和增益模塊，所述延遲模塊采集所述主電路中的狀態(tài)量，經延遲后，輸出延遲信號至所述增益模塊，所述增益模塊對所述延遲信號進行放大后，得到的增益信號輸入到所述驅動模塊。有益效果：消除了分岔和混沌，使得變換器穩(wěn)定運行，降低了紋波和開關器件應力。

技術領域

本發(fā)明涉及變換器領域，具體的說是一種DC-DC變換器延遲控制電路。

背景技術

功率變換器有著非常廣泛的用途，同時它作為一種典型的分段線性系統(tǒng)，在理論上也有著極其重要的研究價值。從文獻(1)Aroudi A El,Calvente J,Giral R,Al-NumayM,Martínez-Salamero L 2016IEEE Trans.Ind.Electron.63 4826可以看出功率變換器中的功率器件工作在開關狀態(tài)，從開通到關斷的轉換受到控制電路的控制，這使得功率變換器成為負反饋分段線性系統(tǒng)，從而呈現(xiàn)出非常復雜的非線性動力學行為。

傳統(tǒng)的DC-DC變換器包括主電路和控制電路，控制電路設置有驅動模塊，該驅動模塊驅動主電路中功率器件的開通和關斷，例如在圖1中的一種DC-DC變換器，該電路的主電路至少包括電源E、電感L、二極管D、電容C、開關管SW、負載電阻R₀，該負載電阻R₀的負載電壓為v，其中控制電路包括PID控制電路和PWM電路，其中PWM電路包括比較器和時鐘觸發(fā)器，該比較器的同相輸入端輸入的信號為采集的主電路的電流值i_L，。比較器的反相輸入端輸入參考電流I_ref，比較器的輸出端與RS觸發(fā)器的R端連接，該RS觸發(fā)器S端連接時鐘信號，RS觸發(fā)器的Q端與開關管SW連接。

根據開關管SW的狀態(tài)，在一個開關周期T內，電路分為兩個區(qū)間：第一個區(qū)間，時鐘在開關周期開始的時刻施加到RS觸發(fā)器的S端，使得觸發(fā)器的Q端為高電平，開關管SW導通，二極管D關斷，電源E通過二極管D和開關管SW構成一個回路，L的電流i_L增大，同時電容C通過電阻R₀放電，維持輸出電壓；第二個區(qū)間，電感電流上升到參考電流I_ref的時刻，RS觸發(fā)器的R端變?yōu)橛行В沟糜|發(fā)器輸出Q變?yōu)榈碗娖剑_關管SW關斷，二極管D導通，電源E通過電感和二極管D給電容C和負載供電，這個區(qū)間，電感電流下降。

假設圖1中的電感L＝1mH、電容C＝12μF、電阻R_O＝20Ω、開關周期T＝100μs、電源電壓E＝10V。電感寄生電阻R_L＝0.01Ω，傳統(tǒng)的DC-DC變換器的分岔圖如圖2所示，圖2中橫坐標為參考電流I_ref，縱坐標為每個開關周期開始時刻電感電流的值i_L(nT)。圖2表明當參考電流增大到1.7A附近時變換器出現(xiàn)分岔，成為周期2運行，參考電流繼續(xù)增大，那么變換器最終表現(xiàn)出混沌運行狀態(tài)。

在公開的文獻(2)Wang F Q,Zhang H,Ma X,K 2010IEEE Trans.Circuits I57405；(3)Liao Z X,Luo X S,Huang G X 2015Acta Phys.Sin.64 130503(in Chinese)[廖志賢羅曉曙黃國現(xiàn)2015物理學報64 130503]；(4)Aroudi A.El,Orabi M,Haroun R,Martínez-Salamero L.2011IEEE Trans.Ind.Electron.58 3448中記載到，在實際使用中一般要求DC-DC變換器處于穩(wěn)態(tài)運行，這時變換器的輸出紋波相對來講比較小，而倍周期分岔和混沌等非線性行為使得輸出紋波大幅增加，功率器件應力加大，導致器件工作狀態(tài)惡化，同時使得變換器出現(xiàn)噪聲，甚至無法運行。因此對DC-DC變換器非線性行為的控制成為了研究熱點。