数字控制DC-DC变换器的研究

在传统的功率电子技术中,DC/DC变换器通常是采用模拟电路来实现电压或电流控制的。近年来,随着数字信号处理技术的日益完善、成熟,微处理器/微控制器和数字信号处理器性价比的不断提高,数字控制在功率变换器中得到广泛应用。相对于模拟控制,数字控制有许多优点。数字控制可以实现复杂的控制策略,采用数字控制具有更高的稳定性、可靠性和灵活性,并易于实现电源的智能化,同时也可以缩短新产品的开发周期。 目前提出的数字控制策略有数字PID控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制、极点配置法、无差拍控制、预测控制等,这些控制策略各有特点,但都有各自的局限性。在研究分析了DC/DC变换器建模方法的基础上,本文提出一种模糊PID控制策略,并与预测控制相结合,即模糊PID预测控制。通过对Buck变换器和全桥变换器进行建模仿真验证了这种控制策略,仿真结果表明,该算法具有很好的动态响应,非常适合于对DC/DC变换器动态性能要求比较高的场合。 为了实现这种控制策略,本文以TI公司的TMS320F240 DSP为核心控制器件,设计Buck变换器为试验平台设计了系统硬件电路,并通过软件编程最终进行了实现。试验结果表明这种控制策略具有很好的控制性能,算法实现比较简单,同时控制模块设计简单,可靠性高,是一种比较实用、易于实现的控制算法。