高頻開關(guān)變換器的數(shù)字控制

目錄

譯者序

原書前言

導(dǎo)論1

第1章DC-DC變換器的連續(xù)平均建模9

1.1PWM變換器9

1.2變換器的穩(wěn)態(tài)11

1.2.1升壓變換器舉例12

1.2.2開關(guān)紋波估計(jì)13

1.2.3基本變換器的電壓轉(zhuǎn)換比14

1.3變換器的動(dòng)態(tài)和控制15

1.3.1變換器的平均和線性化16

1.3.2脈沖寬度調(diào)制器的建模18

1.3.3系統(tǒng)環(huán)路增益19

1.3.4基本變換器的平均小信號(hào)建模20

1.4狀態(tài)空間平均法21

1.4.1變換器的靜態(tài)工作點(diǎn)21

1.4.2平均小信號(hào)狀態(tài)方程模型22

1.4.3升壓變換器舉例23

1.5設(shè)計(jì)實(shí)例24

1.5.1電壓模式控制的同步降壓變換器25

1.5.2平均電流模式控制的升壓變換器32

1.6占空比d［k］和d(t)36

1.7要點(diǎn)總結(jié)37

第2章數(shù)字控制環(huán)路38

2.1實(shí)例學(xué)習(xí)：電壓模式的數(shù)字控制38

2.2A/D轉(zhuǎn)換39

2.2.1抽樣速率39

2.2.2幅值量化42

2.3A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字補(bǔ)償器43

2.4數(shù)字PWM（DPWM）46

2.5環(huán)路中的延遲48

2.5.1控制延遲48

2.5.2調(diào)制延遲49

2.5.3整個(gè)環(huán)路延遲51

2.6數(shù)字控制設(shè)計(jì)中使用平均模型52

2.6.1平均模型的局限性52

2.6.2數(shù)字控制的變換器的平均模型54

2.7要點(diǎn)總結(jié)57

第3章離散時(shí)間建模58

3.1離散時(shí)間小信號(hào)建模58

3.1.1入門實(shí)例：開關(guān)電感60

3.1.2一般情況63

3.1.3用于PWM的基本類型的離散時(shí)間模型64

3.2離散時(shí)間模型實(shí)例66

3.2.1同步降壓變換器66

3.2.2升壓變換器72

3.3時(shí)不變拓?fù)涞碾x散時(shí)間建模76

3.3.1離散時(shí)間建模的等價(jià)性78

3.3.2與修正Z變換的關(guān)系80

3.3.3Tu(z)的計(jì)算80

3.3.4降壓變換器實(shí)例83

3.4基本Matlab的變換器的離散時(shí)間建模83

3.5要點(diǎn)總結(jié)87

第4章數(shù)字控制88

4.1系統(tǒng)級(jí)補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)88

4.1.1采用雙線性變換法直接設(shè)計(jì)89

4.1.2在z域和p域的數(shù)字PID補(bǔ)償器91

4.2設(shè)計(jì)例程94

4.2.1電壓控制模式時(shí)同步降壓變換器的數(shù)字控制94

4.2.2電流控制模式時(shí)升壓變換器的數(shù)字控制100

4.2.3多環(huán)控制模式時(shí)同步降壓變換器的數(shù)字控制102

4.2.4升壓功率因數(shù)校正器105

4.3變換器的其他傳遞函數(shù)117

4.4驅(qū)動(dòng)器飽和與積分抗飽和措施120

4.5要點(diǎn)總結(jié)124

第5章幅值量化126

5.1系統(tǒng)量化126

5.1.1A/D轉(zhuǎn)換器127

5.1.2DPWM量化128

5.2穩(wěn)態(tài)時(shí)的解129

5.3無(wú)極限環(huán)的條件131

5.3.1DPWM與A/D分辨率132

5.3.2積分增益134

5.3.3動(dòng)態(tài)量化效應(yīng)136

5.4DPWM和A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)技術(shù)137

5.4.1DPWM硬件實(shí)現(xiàn)技術(shù)137

5.4.2通過(guò)Σ-Δ調(diào)制有效改進(jìn)DPWM的分辨率141

5.4.3A/D轉(zhuǎn)換器142

5.5要點(diǎn)總結(jié)143

第6章補(bǔ)償器的實(shí)現(xiàn)144

6.1PID補(bǔ)償器的實(shí)現(xiàn)146

6.2系數(shù)的縮放和量化148

6.2.1系數(shù)的縮放149

6.2.2系數(shù)的量化151

6.3電壓控制模式實(shí)例：系數(shù)量化153

6.3.1并聯(lián)結(jié)構(gòu)154

6.3.2直接結(jié)構(gòu)156

6.3.3級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)157

6.4定點(diǎn)控制器的實(shí)現(xiàn)161

6.4.1有效的動(dòng)態(tài)范圍和硬件的動(dòng)態(tài)范圍162

6.4.2信號(hào)的上限和L1范數(shù)163

6.5電壓控制模式實(shí)例：定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)164

6.5.1并聯(lián)實(shí)現(xiàn)166

6.5.2直接實(shí)現(xiàn)169

6.5.3級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)171

6.5.4線性系統(tǒng)和量化后的系統(tǒng)響應(yīng)對(duì)比174

6.6控制器的HDL實(shí)現(xiàn)175

6.6.1VHDL實(shí)例175

6.6.2Verilog實(shí)例178

6.7要點(diǎn)總結(jié)179

第7章數(shù)字控制的自整定180

7.1自整定技術(shù)簡(jiǎn)介180

7.2可編程的PID結(jié)構(gòu)181

7.3通過(guò)注入數(shù)字?jǐn)_動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)自整定184

7.3.1工作原理185

7.3.2PD自整定的實(shí)現(xiàn)188

7.3.3仿真實(shí)例190

7.3.4PD自整定環(huán)路的小信號(hào)分析192

7.4基于繼電器反饋的數(shù)字自整定197

7.4.1工作原理198

7.4.2數(shù)字式繼電器反饋的實(shí)現(xiàn)199

7.4.3仿真實(shí)例202

7.5實(shí)現(xiàn)問(wèn)題203

7.6要點(diǎn)總結(jié)204

附錄205

附錄A離散時(shí)間線性系統(tǒng)和Z變換205

A.1差分方程205

A.1.1強(qiáng)迫響應(yīng)206

A.1.2自由響應(yīng)207

A.1.3脈沖響應(yīng)和系統(tǒng)的模208

A.1.4模的漸進(jìn)特性209

A.1.5更多實(shí)例209

A.2Z變換210

A.2.1定義210

A.2.2性質(zhì)210

A.3傳遞函數(shù)212

A.3.1穩(wěn)定性212

A.3.2頻率響應(yīng)212

A.4狀態(tài)空間表達(dá)式213

附錄B定點(diǎn)算法和HDL編碼214

B.1截?cái)嗖僮骱徒財(cái)嗾`差214

B.2浮點(diǎn)和定點(diǎn)算術(shù)系統(tǒng)215

B.3二進(jìn)制補(bǔ)碼（B2C）的定點(diǎn)表示216

B.4信號(hào)表示218

B.5B2C數(shù)的操作以及HDL實(shí)例219

B.5.1符號(hào)擴(kuò)展219

B.5.2對(duì)齊220

B.5.3符號(hào)取反221

B.5.4LSB和MSB截?cái)?22

B.5.5加法和減法223

B.5.6乘法225

B.5.7溢出檢測(cè)和飽和運(yùn)算225

附錄C規(guī)則采樣脈沖寬度調(diào)制器的小信號(hào)相位滯后230

C.1后沿調(diào)制器231

C.2前沿調(diào)制器234

C.3對(duì)稱調(diào)制器234

參考文獻(xiàn)236