论文部分内容阅读
迄今,智能功率集成电路(SPIC)习用控制模式为恒频变宽(CFVW)的脉宽调制模式(PWM)和恒宽变频(CWVF)的脉频调制模式(PFM)。PWM 调制模式的SPIC在低负载下效率较低,控制脉冲谐波峰值较大;PFM 控制电路较为复杂,谐波分布时变且过于分散,给后续滤波器设计到来困难。脉冲跨周调制模式(PSM, PulseSkip Modulation)是本人所在课题小组在设计实践中提出的一种全新的调制模式, 异于PWM 和PFM,是一种恒宽恒频(CWCF)的调制模式。小组发展了PSM 系统理论, 包括建立PSM 变换电路状态空间平均模型和大信号模型;大信号解析模型、离散迭代模型和相平面模型。研究表明PSM 能有效改善SPIC 开关变换系统的效率和EMI 特性,且具响应速度快,抗干扰能力强,鲁棒性强,电路易于实现等特点。本文作者有幸参与小组关于PSM 调制模式的研究工作,并在老师的指导下着重研究了PSM 模式的算法, 包括1) 基于模糊控制理论的模糊跨周期调制算法。根据模糊控制理论及其设计 方法来设计PSM 变换系统,以期改善PSM 调制系统较大的超调和纹波。2) 状态机优化的PSM 调制算法。利用状态机较强的调节能力,使得系统根 据负载的轻重来确定占空比和跨周数,以期较好地改善系统输出电压纹 波。3) PSM 调制算法。完全是根据PSM 调制模式的机理来设计的算法,主要用 来研究PSM 调制系统呈现的一些特点,并为进一步设计优化的PSM 算法 打下基础。此外,本文探悉了PSM 非线性行为,根据PSM 调制模式的离散迭代模型研究PSM 变换器系统的混沌行为,并与PWM 变换器系统中的混沌现象作比较分析。本文还设计了基于FPGA 设计方案的开关电源系统,包括PSM 调制算法,状态机优化的PSM 调制算法及基于Fuzzy 控制理论的模糊跨周期调制算法。并给予理论研究、模型设计和特性分析。分析研究表明,本论文提出的SPIC 的PSM 和FPSM 调制算法对提高SPIC 变换电路与系统的效率、改善其响应特性及输出电压纹波、避免系统进入音频陷阱等具有明显作用。PSM 非线性行为的研究表明PSM 对混沌具有天然的免疫力。