开关式AC/DC转换器反馈控制

时间：2024-06-26 15:19:05

关键字：反馈控制开关式AC/DC 转换器

手机看文章

扫描二维码
随时随地手机看文章

[导读]反馈控制是指在某一行动和任务完成之后，将实际结果进行比较，从而对下一步行动的进行产生影响，起到控制的作用。

反馈控制是指在某一行动和任务完成之后，将实际结果进行比较，从而对下一步行动的进行产生影响，起到控制的作用。其特点是：对计划决策在实施过程中的每一步骤所引起的客观效果，能够及时做出反应，并据此调整、修改下一步的实施方案，使计划决策的实施与原计划本身在动态中达到协调。当然，反馈控制主要是对后果的反馈，而已铸成的事实是难以改变，且用新计划代替旧计划、用新决策代替原有决策有一个过程需要一定的时间，由于系统不能适应情况的变化，将会给工作带来不必要的损失。这就是反馈控制不及预先控制之处。

馈控制是指将系统的输出信息返送到输入端，与输入信息进行比较，并利用二者的偏差进行控制的过程。反馈控制其实是用过去的情况来指导将来。在控制系统中，如果返回的信息的作用是抵消输入信息，称为负反馈，负反馈可以使系统趋于稳定;若其作用是增强输入信息，则称为正反馈，正反馈可以使信号得到加强。在自动控制理论中，“反馈控制”是信号沿前向通道(或称前向通路)和反馈通道进行闭路传递，从而形成一个闭合回路的控制方法。反馈信号分“正反馈”和“负反馈”两种。为了和给定信号比较，必须把反馈信号转换成与给定信号具有相同量刚和相同量级的信号。控制器根据反馈信号和给定信号相比较后得到的偏差信号，经运算后输出控制作用去消除偏差，使被控量(系统的输出)等于给定值。闭环控制系统都是负反馈控制系统。

常规方式是通过手动或自动扫频的方式，给定激励序列，得到对应模型输出序列，并采集输入和输出。

对于直流电机来讲，我们采集的一般可以是：

给定状态(电机给定速度)模型输入(控制量u)模型输出(电机实际速度，同时也可以一并把实际位置和加速度采了)我这里因为遥控坏了，所以没做手动扫频;我的方法是首先通过STM32的板载按键来改变电机给定速度(对于直流电机模型来说足够了，但对于复杂系统来讲还是不要这样子简便)，然后通过串口将待采集的数据打印到电脑端并保存。

2. 模型辨识

辨识方法有很多，这里使用MATLAB的系统辨识工具箱，得到a和b。

另外提一嘴，对于一阶系统，我们也可以通过人工拟合的方法得到a和b：

对于a的确定，给定阶跃响应，当响应幅值达到给定幅值的98%时，记录此时的横轴时域时间T = t(单位: s)，此时有 �=4� 。

对于b的确定，在已确定a的前提下，在simulink中导入采集的实际输入输出，调整b并对比模型输出和采集输出，当两者一致或接近一致时，b即为调整完毕。

反馈控制何谓反馈控制?开关式AC/DC转换器通过确认实际输出的DC电压值，并根据该电压信息对开关元件进行控制，从而确保稳定实现规定的DC输出。这种确认该输出电压值以控制开关元件的机制叫做反馈控制(FB控制)。

【开关方式电路结构示例】反馈控制的示意图开关式AC/DC转换器通过二极管电桥对AC电压进行整流，再通过电容器实施平滑处理，将AC电压转换为DC电压。然后，通过开关元件对该DC电压进行斩波(ON/OFF)后，通过高频变压器降压后传递到2次侧，再利用电容器进行平滑处理，输出规定的DC电压(VDC)。

FB控制电路检测实际输出的该电压值是否达到规定的目标电压值。

【经过平滑处理的输出电压示意图】实际输出电压值低于目标电压值时，则会对开关元件进行控制，使ON时间变长。这样，输出电压值就会上升。反之，高于目标电压值时，则控制ON时间变短。

这样，反馈控制电路常时对实际输出电压值进行确认，并根据该值调整开关元件的ON/OFF时间，确保目标输出电压值的稳定。

轻负载模式何谓轻负载模式?提高使用较少输出电流时的效率的技术叫做轻负载模式。在DC/DC转换器等中也叫脉冲串模式。轻负载模式示意图开关式AC/DC及DC/DC转换器通过ON/OFF转换进行电压斩波和电容器平滑处理，以稳定提供目标输出电压值。

但是，这种转换在ON/OFF时会产生瞬间漏电流(贯通电流)。也就是说，单位时间内的ON/OFF次数越多，漏电流导致的损失越大，效率越低。

周期恒定(PWM控制)时，即使ON/OFF时间比有变化，其次数在单位时间内也是恒定的。因此，自身功耗量也是恒定的，轻负载时这种转换漏电流造成的损失会导致效率降低。故此，在使用电流少的情况下，通过频率调制(PFM控制)将周期拉长、变慢，从而减少单位时间内的ON/OFF转换次数，以减少损失。这种技术就叫做轻负载模式。

【PWM方式和PFM方式】根据状况区分使用PWM和PFM可进一步提高效率，如高负载(使用电流)时使用周期恒定的PWM控制，轻负载(不使用电流)时使用周期变化的PFM控制。■PWM (脉宽调制)：频率恒定，通过开关ON从输入电压中调取输出部分的控制方式。■PFM (脉冲频率调制)：通过固定ON时间、改变频率(改变OFF时间)来调取输出部分的方式。反之，也有固定OFF时间、改变ON时间的方式。PWM和PFMPFM方式根据输出电流量改变频率，效率较高，但开关时会不定期发生噪音。这种频率无法确定的噪音很难消除，要解决噪音，采用频率恒定的PWM方式更容易操作。

这样，噪音低的PWM和效率高的PFM可互为补充，高频率驱动的高负载(噪音发生较多)时采用PWM，电流使用较少的低负载时采用PFM，择优使用，即可尽可能提高效率。

二、DC/DC转换器

何谓DC/DC转换器?DC/DC转换器是一种将DC(直流)转换为DC(直流)的元件，具体是指利用DC(直流)转换电压的元件。IC等电子元件各自的工作电压范围不同，因此需要转换为相应的电压。

生成电压低于初始电压的转换器被称为"降压转换器";生成电压高于初始电压的转换器被称为"升压转换器"。名称说明DC/DC转换器是指将直流转换为直流的装置的名称。

它常被称为线性稳压器或开关稳压器等，以转换方式的名称命名。