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间平均法3、开关元件与开关网络平均模型法4等。虽然每种方法有其不同的着眼点和建模过程,但它们的最基本思路是相同的。这是因为在实际变换器电路中,用于构成开关的有源开关元件和二极管都是在其特性曲线的大范围内工作,从而使变换器成为一个强非线性电路。针对变换器的这一特殊性,各种建模方法均采取如下建模思路:首先,对变换器中的各变量在一个开关周期内求平均,以消除高频开关纹波的影响;其次,分解各平均变量,将它们表达为对应的直流分量与交流小信号分量之和,方程两边直流分量、交流分量对应相等,从而达到分离小信号的目的;最后,对只含小信号分量的表达式作线性化处理,将非线性系统在直流工作点附近近似为线性系统,从而线性系统的各种分析与设计方法均可应用于DCDC变换器。
基于这一思路直接得到的方法称为基本建模法;开关元件与开关网络平均模型法则是以受控源为基础的开关元件或开关网络的等效平均电路,也称为大信号等效电路,由此进一步求得直流等效电路和交流小信号等效电路;而状态空间平均法是对这一思路的直接应用,即用状态方程的形式具体描述建模过程,其简化了计算过程,可操作性更强,更具普遍适用性。因此,本课题采用状态空间平均法进行建模。
电路稳态分析
如绪论中所述,BuckBoost电路的输出电压幅度可低于或高于输入电压。如果将源电压的负端作为参考节点,则输出电压的极性与源电压相反。BuckBoost电路原理图如下图21所示,其中SW1、SW2均为理想开关。BuckBoost电路可以在连续导通模式CCM和非连续导通模式DCM5下工作。连续导通模式在稳态工作时,整个开关周期内都有电流连续通过电感;而非连续导通模式下的电感电流是不连续的,即在开关周期内的一部分时间电感电流为0,且它在整个周期内从0开始,达到一个峰值后,再回到0。
f图21BuckBoost电路原理图
CCM模式分析
在连续导通模式下,BuckBoost电路在每个开关周期内有两种工作状态6,当SW1闭合、SW2断开时,为开态(ON),如图22a所示;当SW1断开、SW2闭合时,为关态(OFF),如图22b所示。下面分别对这两种工作状态进行分析:
开态:参考图22a,输入电压直接加载在电感两端,且由于加载的电压通常必须为定值,因此电感电流线性增加,而所有的输出负载电流由输出电容C提供。其中,“开态”的时间设为to
DT,D为控制回路设定的占空比,代表了开关在“开态”的时间占整个开关周期T的比值。如图23所示。
关态:参考图22b,由于SW1断开,电感电r
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