Buck变换器双环控制研究：传递函数建模及主功率补偿网络设计

简介：
本文深入探讨了Buck变换器的双环控制系统，通过建立精确的传递函数模型，并创新性地提出了主功率路径中的补偿策略，旨在优化系统的动态响应和稳定性。 双环控制下的Buck变换器研究：传递函数建模与主功率补偿网络设计 双环控制系统作为电力电子领域的一项核心技术，在Buck变换器中的应用已成为研究热点。Buck变换器是一种直流-直流转换器，主要用于降低直流电压。在双环控制系统中，主要的控制方式包括平均电流控制和峰值电流控制两种模式。这两种控制模式各有其特点：平均电流控制能够有效地减少输出电压纹波；而峰值电流控制则能提高系统的动态响应速度和稳定性。 进行Buck变换器的双环控制研究时，首先要对主功率部分建模，并推导出传递函数。通过分析电路元件之间的电压、电流关系，可以得到描述系统输入与输出之间关系的数学模型即传递函数。基于此传递函数，研究人员能够设计适用于不同控制模式下的补偿网络。 在峰值电流控制方式下，次谐波振荡问题是一个重要挑战，需要引入斜坡补偿机制来解决这一难题。正确的选择斜坡补偿斜率可以防止系统进入不稳定状态，并提高其抗干扰能力及稳定性。 为了实现上述的频率响应优化和稳定性的提升目标，设计合适的补偿器是关键步骤之一。在零极点配置的基础上，可以通过使用运算放大器（运放）或TL431+光耦组合来构建补偿网络。这两种方法各有优势与局限性，在具体应用中需根据性能需求进行选择。 综上所述，Buck变换器双环控制策略的研究不仅涉及理论分析和仿真验证，还需通过实际电路设计及实验进一步优化系统性能。这一领域的深入研究有助于推动电源管理系统的发展，并为电力电子技术的进步提供支持。