平均電流控制的原理是啥？平均電流降壓電路設計簡述

簡 述 ：****

降壓變換器的電流控制框架如圖所示，采用的雙回路控制，外環(huán)為電壓回路，用以調整電壓誤差以及產(chǎn)生電流誤差及產(chǎn)生電流內回路的電流命令，電流回路命令與電感電流的誤差再經(jīng)PWM產(chǎn)生開關管的驅動信號。電流模式控制方法主要包括：峰值電流控制、波谷電流控制、固定導通時間控制、固定截止時間控制、磁滯電流控制、平均電流控制等方法，本實驗主要針對平均電流控制。

平均電流控制原理：

平均電流控制的方塊圖如下，其由外電路電壓誤差放大器作電壓調整器產(chǎn)生電感電流命令信號，再利用電感電流與電流信號的誤差經(jīng)過一個電流誤差放大器產(chǎn)生PWM所需的控制電壓，最后由控制電壓與三角波比較生成開關管的驅動信號。

電流環(huán)設計：

根據(jù)狀態(tài)平均法：

忽略輸入電壓與輸出電壓的擾動：

考慮到電感電流的感測衰減與PWM的增益可知：

針對一階系統(tǒng)，電流誤差放大器可以采用二類誤差放大器來設計，由于PWM的控制電壓一個周期內僅能與其三角波信號交匯一次，因此電流回路的最大頻寬受到控制信號的上升斜率小于鋸齒波上升斜率的限制，由上述限制可知：

重新整理可知：

故：

重新整理：

如果根據(jù)控制電壓的上升斜率限制來設計，理論上的最高電流回路頻寬有可能高于或者接近開關頻率，因此不可能以此值來設計，一般選擇電流環(huán)頻寬為開關管謝歡頻率的四分之一到八分之一。因此，根據(jù)電流環(huán)頻寬可以確定電流環(huán)的誤差放大器參數(shù)。

電壓回路增益誤差放大器設計：

一般電壓回路的響應速度低于電流環(huán)的響應速度，因此在設計電壓環(huán)的時候可以將電流環(huán)看作是理想狀態(tài)，即：

基于此假設，平均電流控制的電壓回路等效電路可以簡化如下圖所示：

根據(jù)上式可以寫出電壓回路的控制方塊圖如下：

電壓的誤差放大器可以采用二型誤差放大器來設計，電壓回路的頻寬一般為電流環(huán)的三分之一到五分之一。

本實驗平均電流控制的降壓變換器的規(guī)格如下：

本次采用matlab進行設計,其源代碼如下：

仿真結果如下：

實驗驗證：

總 結：

平均電流控制方式相比較于單電壓控制具有更快的響應速度與更好的抗干擾能力，是電力電子控制理論中雙環(huán)控制的典型應用。

仿真效果圖：