這裡所說的佔空比控制電路,更確切的說法應該是:利用佔空比的變化控制主電路輸出預定的電壓或電流的電路。問題中涉及控制理論中閉環調節,以及Matlab中simulink模擬單元的使用問題。
以控制buck電路輸出電壓為例,分以下兩部分說明:
1、佔空比的生成:
為了使buck輸出期望的額定電壓,一般採用電壓閉環調節方式實現。具體實現過程為:用期望輸出電壓Vo*減去實際輸出電壓Vo,獲得誤差值Verr,將誤差值Verr輸入到PID調節器(或比例調節器)後可以獲得調整輸出電壓的控制量deltV,將deltV稱為調製訊號,由於調製訊號deltV不能直接用於驅動buck電路的開關管導通或關斷,需要對該調製訊號deltV進行載波處理,用於處理調製訊號的波形,我們稱之為載波,一般常用的載波訊號為高頻率的三角載波訊號,調製訊號deltV與高頻率的三角載波訊號進行比較(如deltV大於三角載波輸出為1,否則輸出為零),比較後的結果是與三角載波同週期、頻率的高頻0、1脈衝訊號,且調製訊號deltV越大,1在一個週期內所佔的比重越大,最大可達100%。用該經過三角載波處理後的脈衝訊號驅動buck電路的開關管,既可以使buck輸出電壓達到預期的輸出電壓值。具體原理如圖1所示。
2、matlab中simulink模型搭建(以matlab2017a為例):
1)開啟simulink模擬介面:在matlab命令視窗輸入simulink,在跳出對話方塊中選擇Blank Model,開啟simulink模擬介面。
2)搭建模擬模型:以buck電路為例,在模擬介面中選擇Library Browser,進入simulink庫,查詢和選擇需要的元器件,如選擇Pepeating Sequence模組作為三角載波模組,並設定模組引數值,其他模組依次選擇,建好的simulink模擬控制模型如圖1所示。
3)設定模擬引數,開始模擬:注意模擬之前安放powergui模組(必要設定),調整電路中各元件引數。模擬結果如圖2所示。圖中藍色波形為給定的期望電壓5V,黃色波形為實際輸出電壓,黃色波形的開關紋波大小受控制引數的電路及負荷引數影響,在實際buck電路中也是存在的,只要輸出電壓紋波在允許的範圍內均是滿足實際系統要求的。
這裡所說的佔空比控制電路,更確切的說法應該是:利用佔空比的變化控制主電路輸出預定的電壓或電流的電路。問題中涉及控制理論中閉環調節,以及Matlab中simulink模擬單元的使用問題。
以控制buck電路輸出電壓為例,分以下兩部分說明:
1、佔空比的生成:
為了使buck輸出期望的額定電壓,一般採用電壓閉環調節方式實現。具體實現過程為:用期望輸出電壓Vo*減去實際輸出電壓Vo,獲得誤差值Verr,將誤差值Verr輸入到PID調節器(或比例調節器)後可以獲得調整輸出電壓的控制量deltV,將deltV稱為調製訊號,由於調製訊號deltV不能直接用於驅動buck電路的開關管導通或關斷,需要對該調製訊號deltV進行載波處理,用於處理調製訊號的波形,我們稱之為載波,一般常用的載波訊號為高頻率的三角載波訊號,調製訊號deltV與高頻率的三角載波訊號進行比較(如deltV大於三角載波輸出為1,否則輸出為零),比較後的結果是與三角載波同週期、頻率的高頻0、1脈衝訊號,且調製訊號deltV越大,1在一個週期內所佔的比重越大,最大可達100%。用該經過三角載波處理後的脈衝訊號驅動buck電路的開關管,既可以使buck輸出電壓達到預期的輸出電壓值。具體原理如圖1所示。
2、matlab中simulink模型搭建(以matlab2017a為例):
1)開啟simulink模擬介面:在matlab命令視窗輸入simulink,在跳出對話方塊中選擇Blank Model,開啟simulink模擬介面。
2)搭建模擬模型:以buck電路為例,在模擬介面中選擇Library Browser,進入simulink庫,查詢和選擇需要的元器件,如選擇Pepeating Sequence模組作為三角載波模組,並設定模組引數值,其他模組依次選擇,建好的simulink模擬控制模型如圖1所示。
3)設定模擬引數,開始模擬:注意模擬之前安放powergui模組(必要設定),調整電路中各元件引數。模擬結果如圖2所示。圖中藍色波形為給定的期望電壓5V,黃色波形為實際輸出電壓,黃色波形的開關紋波大小受控制引數的電路及負荷引數影響,在實際buck電路中也是存在的,只要輸出電壓紋波在允許的範圍內均是滿足實際系統要求的。