雙向半橋電路是一種非隔離的雙向DC/DC電路，廣泛應(yīng)用于高壓母線低壓電池的充放電。從電流流向上來(lái)說(shuō)這種電路可以看成是BUCK電路與BOOST電路的組合電路。

　　[摘 要]分析了雙向半橋電路的工作特性，根據(jù)充放電電路的需要建立連續(xù)電流模式下的小信號(hào)模型，分析電流內(nèi)環(huán)的傳遞函數(shù)。并使用matlab判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性及確定PI參數(shù)。

　　[關(guān)鍵詞]工程師論文范文,雙向半橋電路,小信號(hào)模型,電流模式控制

　　引言

　　1.電路分析及參數(shù)設(shè)計(jì)

　　預(yù)期參數(shù)為：電池電壓U1=48V;母線電壓U2=480V;輸出電壓紋波ΔU2 =0.5%U2;電感電流IL=20.8A;輸出電流IBUS=2.08A;輸出電流紋波ΔIBUS=20%IBUS;開(kāi)關(guān)頻率=20kHz;

　　雙向非隔離半橋型DC/DC變換器由兩支IGBT，兩支電容器以及一個(gè)電感組成。規(guī)定U1為蓄電池端，U2為母線端。放電時(shí)能量從電池端流向母線端，電容C1、儲(chǔ)能電感L、開(kāi)關(guān)管G1內(nèi)置的二極管D2及濾波電容C2組成Boost電路。控制方法為驅(qū)動(dòng)一支IGBT時(shí)，利用互補(bǔ)的驅(qū)動(dòng)波形去驅(qū)動(dòng)另一只 IGBT。

　　2.升壓放電控制方式的設(shè)計(jì)

　　升壓放電電路采用雙閉環(huán)控制方式，以控制器輸出電壓作為反饋信號(hào)進(jìn)行閉環(huán)控制。給定輸出電壓Vref與實(shí)際輸出電壓比較得到誤差，經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)器得到電流環(huán)給定電流Iref。給定電流Iref與實(shí)際控制器輸出電流比較得到電流誤差，經(jīng)過(guò) PI調(diào)節(jié)器送給PWM波控制器產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)波形。驅(qū)動(dòng)波形經(jīng)過(guò)隔離驅(qū)動(dòng)控制IGBT開(kāi)通與關(guān)斷，進(jìn)行DC/DC升壓變換，實(shí)時(shí)的改變占空比來(lái)調(diào)節(jié)控制器輸出電流進(jìn)而控制輸出電壓達(dá)到目標(biāo)電壓。

　　對(duì)于這種雙環(huán)控制的電路先設(shè)計(jì)以電感電流瞬時(shí)值控制的電流內(nèi)環(huán)，再設(shè)計(jì)以電壓平均值控制的電壓外環(huán)。設(shè)計(jì)電流內(nèi)環(huán)需要求出電路的小信號(hào)模型，具體實(shí)現(xiàn)方法如下：首先根據(jù)平均開(kāi)關(guān)模型，變換器的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)可以使用受控源替代：

　　受控壓源以及受控電流源的開(kāi)關(guān)周期平均值為：

　　運(yùn)行該程序會(huì)出現(xiàn)根軌跡圖和開(kāi)環(huán)的bode圖，將根軌跡圖關(guān)閉后會(huì)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)是一個(gè)不穩(wěn)定的系統(tǒng)，需要引入補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)串聯(lián)校正。常規(guī)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)是通過(guò) PI調(diào)節(jié)電路的傳遞函數(shù)確定。本文中控制是基于DSP的方式進(jìn)行，使用PI調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)階躍輸入信號(hào)的無(wú)靜差控制。只需要求出kp、ki值即可。

　　在sisotool中幅頻曲線中零點(diǎn)附近添加極點(diǎn)，在諧振峰右側(cè)添加零點(diǎn)，將極點(diǎn)歸零并將幅頻曲線上移，使幅頻曲線的過(guò)零點(diǎn)在諧振峰右側(cè)。調(diào)整零點(diǎn)位置使幅頻曲線近似為圖中所示，通過(guò)設(shè)置將S域轉(zhuǎn)換為Z域，采樣時(shí)間為2.5e-5s。

　　得出

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 徐德鴻.電力電子系統(tǒng)建模及控制.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.

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