随笔分类 - 理论
摘要：0. 写在前面 在控制系统的稳定性与动态特性分析中，总少不了“带宽”这个量，本文尝试从带宽的定义，对系统动态特性的影响及其与系统稳定性之间的相关关系进行介绍。由于作者非控制专业科班，在表述中可能出现不专业的名词，如有错误还请指出便于改正。 1. 带宽的定义 “带宽”是一个非常宽泛的概念，在通信，控制
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摘要：9.6 环路增益的测量 测量原型反馈系统的环路增益是一个非常好的工程实践。这种实践的目的是验证系统是否被正确地建模。如果是的，那么已经应用了良好控制器设计的系统，其特性将满足相关瞬态过冲(相角裕度)，干扰抑制，直流电压输出等方面的期望。不幸的是，总有一些原因导致实际系统与理论模型不同。可能会出现原始
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摘要：9.5 控制器设计 现在让我们来考虑如何设计控制器系统，来满足有关抑制扰动，瞬态响应以及稳定性的规范或者说设计目标。典型的直流控制器设计可以用以下规范定义： **1.负载电流变化对输出电压调节的影响。**当负载电流在规定方式变化时，输出电压必须保持在指定范围内。这就相当于对式(9.6)的闭环输出阻抗
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摘要：9.4 稳定性 众所周知的是，增加反馈回路可能会导致原本稳定的系统变得不稳定。尽管原变换器传递函数(式(9.1))以及环路增益$T(s)$不包含右半平面极点，但式(9.4)的闭环传递函数仍然可能存在右半平面极点。那么之后，反馈回路将无法调节到所需的静态工作点，并且可能会观察到振荡出现。避免这种情况是
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摘要：9.3 关键项$1/(1+T)$和$T/(1+T)$以及闭环传递函数的构建 从式(9.4)到(9.9)的传递函数可以很容易的由图形代数方法进行构建。假设我们已经分析了反馈系统模块，并且已经画出了$||T(s)||$的bode图。举一个具体的例子，假设结果为图9.5所示，其中$T(s)$为： \[ T
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摘要：9.2 负反馈对网络传递函数的影响 我们已经知道了如何推导开关变换器的交流小信号传递函数。例如，buck变换器的等效电路模型可以表示为图9.3所示。这个等效电路包含三个独立输入：控制输入变量$\hat\(，输入电压变量\)\hat\(，以及负载电流变量\)\hat\(。那么输出电压变量\)\hat$
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摘要：9.1 引言 在所有的开关变换器中，输出电压$v(t)$都是输入电压$v_(t)$，占空比$d(t)$，负载电流$i_(t)$和电路元件值的函数。在DC-DC变换器应用场合，尽管$v_(t)$和$i_(t)$可能会有扰动，并且电路元件值可能变化，但仍然希望获得一个恒定的输出电压$v(t)=V$。这些
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摘要：8.5 交流传递函数以及阻抗的测量 测量原型变换器和变换器系统的传递函数是非常好的工程实践过程。这样的实践可以验证系统是否被正确地建模和设计。此外，通过测量单个电路元件的端阻抗来表征其特性也是非常有用的。 小信号交流的幅值和相位的测量可以使用一种被称为网路分析仪或频率分析仪的设备。基本的网络分析仪的
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摘要：8.4 变换器传递函数的图形化构建 第7章推导出的buck变换器小信号等效电路模型在图8.55中再次给出。让我们用上一节的图解方法来构造该变换器的传递函数和端阻抗。 Fig. 8.55 Small-signal model of the buck converter, with input impe
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摘要：8.3 阻抗和传递函数图形的构建 通常，我们可以通过观察来绘制近似的bode图，这样没有大量混乱的代数和不可避免的有关代数错误。使用这种方法可以对电路运行有较好的了解。在各种频率下哪些元件主导电路的响应变得很明显，同时合适的近似变得显而易见。近似转折频率和渐近线的解析表达式就可以直接得到。复杂网络的
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摘要：8.2 变换器传递函数分析 接下来，让我们推导基本变换器传递函数中的极点，零点和渐近线增益的解析表达式。 8.2.1 示例：Buck-boost变换器的传递函数 Buck-boost变换器的小信号等效电路模型已经在7.2节中推导完成，其结果这里在图8.31中重新给出。让我们来推导并画出这个电路的控制
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摘要：8.0 序 工程设计过程主要包括以下几个过程： 1.定义规格与其他设计目标 2.提出一个电路。这是一个创造性的过程，需要利用工程师的实际见识和经验。 3.对电路进行建模。变换器的功率级建模方法已经在第7章给出。系统各元件和其他部分通常使用供应商提供的数据进行建模。 4.对电路进行面向设计的分析。这就
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摘要：7.5 状态空间平均 现有文献中已经出现了很多变换器交流建模的方法，其中包括电流注入法，电路平均和状态空间平均法。尽管某种特定方法的支持者可能更愿意使用该方法去建模，但所有方法的最终结果都是等效的。并且所有人都具有这样的共识：平均和小信号的线性化是对PWM变换器建模的关键步骤。 本节将介绍文献中提到
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摘要：7.4 规范电路模型 在讨论了推导开关变换器交流等效电路模型的几种方法后，让我们先停下来，说明下这些结果。所有的在 CCM下以PWM工作的DC-DC变换器都具有相似的基本功能。首先，他们在理想情况下，以100%效率对电压或者电流等级进行转换。其次，他们包含对波形的低通滤波器。尽管必须滤除高频开关纹波
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摘要：7.3 脉冲宽度调制器建模 我们现在已经达成了本章开始的目标，为图7.1推导了一个有效的等效电路模型。但仍存在一个细节，对脉冲宽度调制(PWM)环节进行建模。如图7.1所示的脉冲宽度调制器可以产生一个能够控制功率晶体管开关或导通的逻辑信号$\delta(t)\(。该逻辑信号\)\delta(t)$是
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摘要：7.2 基本交流建模方法 在本节中，PWM变换器的交流小信号模型导出步骤将被推导和解释。关键步骤是：(a)利用小纹波近似的动态版本，建立了与电感和电容波形的低频平均值相关的方程式，(b)平均方程的扰动和线性化，(c)交流等效电路模型的构建。 以图7.7所示的buck-boost变换器为例。按照以往相
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摘要：7.1 引言 变换器系统总是需要反馈的。例如，在典型的DC-DC变换器应用中，无论输入电压$V_(t)$和输出有效负载$R$如何变化，都必须使输出电压$v(t)$保持恒定。这是通过构建一个可以改变变换器控制输入的回路来完成的[例如：占空比$d(t)$]，来使得输出电压$v(t)$被调节为期望值$V_
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摘要：6.4 变换器评估与设计 没有完美适用于所有可能应用场合的统一变换器。对于给定的应用和规格，应该进行折中设计来选择变换器的拓扑。应该考虑几种符合规格的拓扑，对于每种拓扑方法，对比较重要的量进行计算，比如最坏情况下的晶体管电压，电流有效值，变压器尺寸等。这种类型的定量比较可以选择最佳方法，同时避免工程
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摘要：6.3 变压器隔离 在许多应用场合中，期望将变压器结合到开关变换器中，从而在变换器的输入输出之间形成直流隔离。例如，在离线(off-line)应用中（变换器输入连接到交流公用系统），根据监管部门要求，需要隔离。在这些情况下，只需要在变换器的交流输入端连接一个50Hz或者60Hz的变压器即可获得隔离。
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摘要：6.2 变换器简单罗列 变换器的数量可能有无穷种，因此将其全部列出是不可能的。这里给出了一个简单的罗列清单。 首先考虑含单个电感的单输入单输出变换器的类别。可以在电源和负载之间进行连接电感的方法数量是有限的。如果我们假设开关周期分为两个子区间，那么电感应该在第一个子区间内以一种方式连接到电源和负载，
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