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1、一种BUCK变换器的抗扰动控制方法严宏举,等一种BUCK变换器的抗扰动控制方法DisturbanceRejectionControlMethodforBUCKConverter严宏举冯全源(西南交通大学微电子研究所,四川成都611756)摘要:为解决降压变换器中存在多种扰动(如输入电压变化和负载变化等)严重影响输出电压的问题,提出了一种BUCK变换器的抗扰动控制方法。首先,采用变参数PI(VAPI)控制器代替传统PI控制器,作为改进的PI控制方法;然后,设计扰动观测器(DOB)观测参数摄动与负载变化带来的系
2、统扰动,作为补偿量补偿到前馈通道,提高系统的收敛速度与抗扰动能力;最后,通过仿真验证了该算法的有效性。关键词:降压变换器扰动观测器PI控制复合控制负载变化补偿收敛速度抗干扰能力仿真中图分类号:TH7;TP273文献标志码:ADOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201606003Abstract:Inordertosolvetheproblemofavarietyofdisturbances(variationsofinputvoltageandloadchanges,etc.
3、)existinginBUCKconverterthatexertsgreatinfluenceontheoutputvoltage,thedisturbancerejectioncontrolmethodforBUCKconverterisproposed.Firstly,thetraditionalPIcontrollerisreplacedbythevariableparameterPI(VAPI)controllerforimprovingPIcontrolmethod;then,thedistur
4、banceobserver(DOB)isdesignedtoobservesystemdisturbancecausedbyparameterperturbationorloadchanges,theobservedinformationservesasthecompensationtothefeed-forwardchannel,thustheconvergencespeedandanti-disturbancecapabilityareimproved;finally,theeffectivenesso
5、ftheproposedalgorithmisverifiedbysimulation.Keywords:BUCKconverterDisturbanceobserverPIcontrolCompoundcontrolLoadvariationCompensationConvergencespeedAnti-interferenceabilitySimulation[6]调过程。扰动观测器的模型可以根据实际模型来设0引言计,在不明确实际模型的情况下,可以用简单的一、二随着科学技术的日新月异,开关电源技术的应
6、用阶环节来替代;原有的PID控制器可以简化为P+[1]范围越来越广。其不仅应用在移动电源、LED,还越DOB控制器,仅需要一个比例环节的参数即可。[6]来越多地应用在航空二次电源、工业机械设备以及电④易于实现。由于扰动观测器具有计算量小的优[2-3]力电网和高频器等领域。但随着对开关频率和系点,即使采用模拟电路来实现也不会很复杂。统复杂性要求的提高,BUCK变换器对输入扰动、负载1BUCK变换器控制系统突变以及参数变化越来越敏感。因此,保证变换器在各种条件下具有良好的稳定性、准确性以及抗干扰能BUCK变换器
7、原理图如图1所示。BUCK变换器力显得尤为重要。的工作过程可以简单地分为以下2个状态。①S开w基于上述考虑,本文拟采用线性控制加扰动观测通,电源向负载供电,电容处于充电状态,二极管D处的复合控制方案来提高系统的性能。这种复合控制器于截止状态,负载电压U=U,负载电流按指数上升。g[3-4]具有以下优点。①更强的抗干扰能力。BUCK变②S关断,负载电流经二极管D续流,负载电压U近w换器系统中的非线性因素可以通过扰动观测器进行观似为0,负载电流按指数下降。当负载电阻不变时,测和补偿,从而消除系统内部和外部扰动带
8、来的影响。BUCK变换器将可以达到稳态。[5]②更快的反应速度。扰动观测器通过前馈补偿的方式对控制量进行补偿,加快了反应速度。③简化了参国家自然科学基金资助项目(编号:61271090);四川省科技支撑计划基金资助项目(编号:015GZ0103)。修改稿收到日期:2015-05-29。第一作者严宏举(1990-),男,现为西南交通大学微电子学与固体图1BUCK变换器原理图电子学专业在读硕士研究生;从事模拟集成电路
