[27]。圖4.12電壓環(huán)加補償后的開環(huán)伯德圖圖4.13電壓環(huán)加補償后的閉環(huán)伯德圖仿真驗證仿真模型與介紹通過PSIM仿真軟件建立三相交錯并聯(lián)Boost變換器的電壓單閉環(huán)控制和雙閉環(huán)控制仿真模型，仿真模型主電路如圖4.14所示，控制電路如圖4.15和4.16所示。其中，雙閉環(huán)控制通過輸出電壓和電感電流采樣實現(xiàn)；三路驅(qū)動信號由采樣信號經(jīng)過PI控制器調(diào)節(jié)后得到的調(diào)制信號與幅值固定、頻率固定、相位互差120度的鋸齒波比較產(chǎn)生，使變換器交錯運行。與雙閉環(huán)控制相比，電壓單閉環(huán)控制的控制電路沒有電流信號采樣部分電路。圖4.14仿真模型主電路圖4.15雙閉環(huán)控制的控制電路圖4.16電壓單閉環(huán)控制的控制電路電壓單閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真結(jié)果在閉環(huán)系統(tǒng)中，改變輸入電壓或負載阻，觀察輸出電壓和電感電流的波形。（1）負載電阻不變時，改變輸入電壓：圖4.17輸入電壓375V,負載電阻187.5歐姆圖4.18輸入電壓450V,負載電阻187.5歐姆圖4.19輸入電壓600V,負載電阻187.5歐姆（2）輸入電壓低于額定輸入電壓，改變負載電阻：圖4.20輸入電壓375V,負載電阻50歐姆圖4.21輸入電壓375V,負載電阻250歐姆（3）輸入電壓高于額定電壓，改變負載電阻：圖4.22輸入電壓600V,負載電阻50歐姆圖4.23輸入電壓600V,負載電阻250歐姆雙閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真結(jié)果在閉環(huán)系統(tǒng)中，改變輸入電壓或負載阻，觀察輸出電壓和電感電流的波形。負載電阻不變時，改變輸入電壓：圖4.24輸入電壓375V,負載電阻187.5歐姆圖4.25輸入電壓450V,負載電阻187.5歐姆圖4.26輸入電壓600V,負載電阻187.5歐姆輸入電壓低于額定輸入電壓，改變負載電阻：圖4.27輸入電壓375V,負載電阻50歐姆圖4.28輸入電壓375V,負載電阻150歐姆圖4.29輸入電壓375V,負載電阻250歐姆輸入電壓為額定電壓，改變負載電阻：圖4.30輸入電壓450V,負載電阻50歐姆圖4.31輸入電壓450V,負載電阻150歐姆圖4.32輸入電壓450V,負載電阻250歐姆輸入電壓高于額定輸入電壓，改變負載電阻圖4.33輸入電壓600V,負載電阻50歐姆圖4.34輸入電壓600V,負載電阻150歐姆圖4.35輸入電壓600V,負載電阻250歐姆仿真結(jié)果分析結(jié)合開環(huán)仿真和閉環(huán)仿真結(jié)果來看，開環(huán)狀態(tài)下輸出電壓和電感電流的超調(diào)量較大，加入閉環(huán)控制電路后，輸出電壓和電感電流的超調(diào)量大為減小，并且在改變輸入電壓后，輸出電壓能維持在額定輸出電壓750V。這說明電壓單閉環(huán)控制和電壓電流雙閉環(huán)控制都起到改善系統(tǒng)動態(tài)性能的作用，并使系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定性。從閉環(huán)仿真結(jié)果來看，分別采用兩種控制方式的系統(tǒng)，在負載電阻不變時，改變輸入電壓，輸出電壓能維持在750V，并且兩種系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)定性沒有發(fā)生較大變化，僅是超調(diào)量有所變化，但比相同條件時開環(huán)狀態(tài)下的超調(diào)量也要??；兩種系統(tǒng)在低輸入電壓條件下，改變負載電阻，輸出電壓能維持在750V，并且系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)定性基本沒有發(fā)生變化，這說明設(shè)計的變換器系統(tǒng)在低輸入電壓時，輕載情況下能正常工作，還具有較強的過載能力；兩種在高輸入電壓條件下，改變負載電阻，輸出電壓能維持在750V，并且系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)定性基本沒有發(fā)生變化，這說明設(shè)計的變換器系統(tǒng)在高輸入電壓時，輕載情況下能正常工作，還具有較強的過載能力。但是，兩種控制方式的性能是有差異的。采用電壓單閉環(huán)控制的系統(tǒng)的輸出電壓和電感電流的調(diào)節(jié)時間明顯比采用雙閉環(huán)控制的系統(tǒng)長。另一方面，采用雙閉環(huán)控制的系統(tǒng)的電感電流能實現(xiàn)均流，而采用電壓單閉環(huán)控制的系統(tǒng)在大多數(shù)情況下不能實現(xiàn)均流。綜上所述，電壓單閉環(huán)控制和雙閉環(huán)控制都能改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，并使系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定性和抗干擾能力，擴大了輸入電壓的范圍，但從快速性來看，采用雙閉環(huán)控制的系統(tǒng)響應(yīng)更快，并且在電源并聯(lián)時實現(xiàn)均流。實物驗證整機實物樣機展示說明整機功率規(guī)格說明如表5.1所示，樣機如圖5.1所示，采用電阻分壓方式對輸出電壓采樣，用霍爾元件對電感電流采樣，采用控制芯片實現(xiàn)閉環(huán)控制。表5.1整機功率規(guī)格說明指標要求額定輸入電壓DC450V輸入電壓范圍DC375-600V輸入最大功率3kW額定輸出電壓750V輸出最大功率3kW開關(guān)頻率100kHz圖5.1整機正面實物實驗測試波形驅(qū)動信號測試對控制電路加電壓，測得芯片輸出的三相交錯并聯(lián)Boost變換器的驅(qū)動信號，如圖5.2所示，通道1、2、3為三路驅(qū)動信號波形。圖5.2三相交錯并聯(lián)Boost變換器的驅(qū)動波形，頻率100kHz，幅值10V，占空比0.4靜態(tài)測試靜態(tài)測試包括:樣機的各相電感電流波形、開關(guān)管電壓波形、輸出電壓波形。三相電感電流波形如圖5.3所示，可見三相電感電流波形一致，并且能夠?qū)崿F(xiàn)均流。圖5.3三相電感電流波形開關(guān)管的電壓波形如圖5.4所示，通道1、2為開關(guān)管漏源極電壓波形，通道3為一路驅(qū)動信號波形，通道4為一路電感電流波形。5.4樣機開關(guān)管漏源極電壓波形輸出電壓如圖5.5所示,通道3為交流檔時切載輸出電壓的波形，由圖可知，當負載改變時，輸出電壓在短時間內(nèi)又恢復到原來的數(shù)值，這是因為在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，輸出電壓能維持穩(wěn)定。圖5.5切載時輸出電壓的波形總結(jié)與展望工作總結(jié)本文從Boost升壓變換器出發(fā)，結(jié)合交錯并聯(lián)技術(shù)，經(jīng)過元器件參數(shù)設(shè)計和選型、系統(tǒng)建模、控制電路設(shè)計，設(shè)計出3kW三相交錯并聯(lián)Boost變換器，經(jīng)過仿真分析和實物驗證，得出下列主要結(jié)論：1．經(jīng)過仿真分析驗證，采用交錯并聯(lián)技術(shù)的三相交錯并聯(lián)Boost變換器的輸入電流紋波明顯減小，這說明采樣交錯并聯(lián)技術(shù)能有效降低DC/DC變換器的輸入電流紋波，降低大功率變換器元器件的選型難度，延長變換器的工作壽命。2.電壓單閉環(huán)控制和雙閉環(huán)控制都在一定程度上改善了系統(tǒng)動態(tài)性能，使系統(tǒng)具有一定的抗輸入電壓擾動能力。但在性能方面，采用雙閉環(huán)控制的系統(tǒng)具有更好的快速性，而且采用雙閉環(huán)控制可以使電感電流均流。后續(xù)工作展望1.控制策略可以繼續(xù)優(yōu)化，可以嘗試采用組合型控制方式或其他控制方式如滑膜控制、模糊控制、最優(yōu)控制等。2.可以采用一些措施降低損耗，比如：開關(guān)管和二極管可以采用寬禁帶器件來降低損耗，也可以采用軟開關(guān)技術(shù)降低開關(guān)管的開通損耗，進而提高變換器的工作效率。3.可以把開關(guān)電容、開關(guān)電感等升壓技術(shù)應(yīng)用到變換器中，進一步提高電壓增益、擴大輸入電壓范圍。

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