【基于閉環(huán)控制的開關(guān)電源的設(shè)計(jì)開題報(bào)告3500字】

開題報(bào)告學(xué)生姓名學(xué)號(hào)所在系論文題目基于閉環(huán)控制的開關(guān)電源的設(shè)計(jì)開題報(bào)告一、課題研究（開發(fā)）的目的和意義。1.課題研究意義20世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)全面實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代。20世紀(jì)90年代，開關(guān)電源在電子、電氣設(shè)備、家電領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，開關(guān)電源技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。對于非隔離的DC/DC電源，通過電路功能分為，升壓式，降壓式，升降壓式三種。其中降壓式開關(guān)電源被應(yīng)用最多，應(yīng)用也最為普遍。20世紀(jì)80年代，隨著計(jì)算機(jī)、通信、汽車和其他行業(yè)的迅速發(fā)展，變換器市場也在增長。開關(guān)電源控制器芯片的研究已成為國內(nèi)功率電子學(xué)領(lǐng)域中頗受關(guān)注的熱點(diǎn)。我國目前能源緊缺，而電源行業(yè)又是一個(gè)與能源消耗密切相關(guān)的行業(yè)，因此我們在設(shè)計(jì)DC/DC開關(guān)電源產(chǎn)品時(shí)，轉(zhuǎn)換效率必須作為一個(gè)重要的指標(biāo)加以考慮。特別是隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品需求不斷增加，大多數(shù)采用3.6V鋰電池作為設(shè)備電源，并且對電源的性能需要求也越來越高，人們對適用于這些產(chǎn)品的BUCK-BOOST變換器的性能要求更高。因此研究BUCK-BOOST變換器的性能具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。2.課題研究目的傳統(tǒng)的晶體管串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源是連續(xù)控制的線性穩(wěn)壓電源。這種傳統(tǒng)穩(wěn)壓技術(shù)比較成熟，并且已有大量集成化的線性穩(wěn)壓電源模塊，具有穩(wěn)定性能好、輸出紋波電壓小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。但是由于調(diào)整管存在有大量的靜電態(tài)損失，需要安裝散熱裝置來進(jìn)行冷卻。因?yàn)樽儔浩鞯墓ぷ黝l率是50赫茲，整體重量偏大。與此同時(shí)，由于調(diào)整管在線性放大模式下工作以確保輸出電壓的穩(wěn)定性，因此集電極必須承受更大的電極和發(fā)射極之間的電壓差異，導(dǎo)致調(diào)整管的能量損失更為巨大，通常約為45%。由于這些缺陷的限制，線性電源并不適合現(xiàn)代電子設(shè)備的需求。因此，本文設(shè)計(jì)的雙閉環(huán)控制開關(guān)電源控制系統(tǒng)，基于BUCK-BOOST變換電路設(shè)計(jì)雙閉環(huán)控制，具有電路簡單、電壓變比可由0到無窮大，同時(shí)兼具升壓降壓特點(diǎn)，但存在輸入輸出電壓存在干擾的問題，因此，本文由于BUCk-BOOST變換電路容易受到外部影響，造成電路輸出電壓不穩(wěn)，為了解決電壓輸出不穩(wěn)的問題，本文采用雙閉環(huán)控制電路設(shè)計(jì)，對變換電路進(jìn)行控制，以達(dá)到對電壓控制精度及反應(yīng)速度上進(jìn)行精確控制的目的。二、課題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。早期的能源通常是一種更怪狀的線性能量，效率較低，目前只在罕見的情況下使用，因?yàn)楦呖萍几叩哪芰咳〈司€性能源，大多數(shù)工程應(yīng)用程序現(xiàn)在都使用高性能電源開關(guān)?，F(xiàn)有的DC開關(guān)大約在300kz-500kHz和更高的頻率，似乎已經(jīng)成為能源的趨勢，高頻優(yōu)化可以最大化經(jīng)濟(jì)效益。此外，開關(guān)的好處允許在不同的領(lǐng)域使用。特別是在高科技行業(yè)，這些行業(yè)可以促進(jìn)小型化產(chǎn)品的持續(xù)發(fā)展，同時(shí)在保護(hù)環(huán)境方面做出了較大貢獻(xiàn)。開關(guān)電源的發(fā)展歷程分為四個(gè)階段進(jìn)行，并從上世紀(jì)50年代開始。第一階段:上個(gè)世紀(jì)50年代,NASA由于需要體積更小,重量更輕的電源莫開，用于火箭能源支持,研發(fā)出了開關(guān)電源，而最開始的開關(guān)電源不僅開關(guān)頻率低和效率不高,同時(shí)由于元件相互隔離，電路調(diào)試相對復(fù)雜;第二階段:在20世紀(jì)70年代，脈輪調(diào)制器集成電路誕生，使變換機(jī)的控制電路集成;第三階段:在20世紀(jì)80年代，單片開關(guān)穩(wěn)定器被研發(fā)出來，該穩(wěn)定器本質(zhì)上仍然屬于DC-DC電源轉(zhuǎn)換器，在計(jì)算機(jī)電源上得到應(yīng)用;第四階段:在20世紀(jì)90年代，變換器在社會(huì)各部門的應(yīng)用更為普遍，隨著對變換器的深入研究，新的拓?fù)潆娐泛透冗M(jìn)的控制技術(shù)被引入，變換器得到了取得了巨大發(fā)展。DC/DC變換器是一種強(qiáng)非線性系統(tǒng)，由于電氣參數(shù)的不確定性以及負(fù)載的多變性，使得DC/DC變換器的控制變得較為復(fù)雜。傳統(tǒng)的電源控制方法是基于線性系統(tǒng)理論，并不能很好控制電源動(dòng)態(tài)特征。因此，進(jìn)一步的研究是建立精確的數(shù)學(xué)系統(tǒng)模型，應(yīng)用相應(yīng)的動(dòng)態(tài)算法。隨著現(xiàn)代管理理論的發(fā)展，許多新的DC/DC變換控制方法被引入，加強(qiáng)了電源輸出精確控制效果。例如：(1)雙線性理論；(2)魯棒控制；(3)滑模變結(jié)構(gòu)控制；(4)自適應(yīng)控制；(5)智能控制。這些新控制方法的提出，使DC/DC變換器的穩(wěn)態(tài)誤差趨于零，動(dòng)態(tài)性能獲得很大改善，而且對參數(shù)的不確定性和負(fù)載的多變性也有很好的魯棒性。同時(shí)技術(shù)發(fā)展也有了很大進(jìn)步，例如：(1)非隔離DC-DC技術(shù)迅速發(fā)展：一套AC/DC中不可能給出很多的電壓輸出，而大多數(shù)低壓供電電流都很大，因此開發(fā)了很多非隔離的DC/DC，它們基本上可以分為兩大類。一類在內(nèi)部包含有功率開關(guān)元件，稱DC/DC轉(zhuǎn)換器。另一類不含功率開關(guān)，需要外接功率MOSFET，稱DC/DC控制器。(2)開關(guān)電源吹響數(shù)字化號(hào)角：目前在整個(gè)的電子模擬電路系統(tǒng)中，電視、音響設(shè)備、照片處理、通訊、網(wǎng)絡(luò)等都逐步實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，而最后一個(gè)沒有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域了。近年來，數(shù)字電源的研究勢頭不減，成果也越來越多。在電源數(shù)字化方面走在前面的公司有TI和MICROCHIP。(3)初級(jí)PWM控制IC不斷優(yōu)化：有源箝位技術(shù)歷經(jīng)十余年經(jīng)久不衰，自從2002年VICOR公司此項(xiàng)專利技術(shù)到期解禁之后，各家公司開發(fā)的新型有源箝位控制IC如雨后春筍般涌現(xiàn)，給用戶提供了充分的選擇?？刂圃缙谟性大槲豢刂萍夹g(shù)的TI，不僅保持了原有的UCC3580系列，又新開發(fā)了性能更優(yōu)越的UCC2891-94,它采用電流型控制方式，綜合了高邊箝位、低邊箝位兩種控制方案，給出了全新的控制技巧。ONSEMI先推出了低壓(100V)有源箝位的NCP1560控制芯片，隨后又推出了高壓應(yīng)用的控制芯片NCP1280,它既解決了LCDTV等離子TV電源的要求，現(xiàn)在又直指下一代無風(fēng)扇的PC機(jī)電源。(4)同步整流技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效：從上世紀(jì)90年代末期同步整流技術(shù)誕生以來，開關(guān)電源模塊技術(shù)得到了極大的發(fā)展，采用IC控制技術(shù)的同步整流方案已經(jīng)為研發(fā)工程師普遍接受，現(xiàn)在的同步整流技術(shù)都在努力實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS方式的同步整流。從2002年美國銀河公司發(fā)表了ZVS同步整流技術(shù)專利之后，現(xiàn)在已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。三、課題的主要研究內(nèi)容或擬實(shí)現(xiàn)的主要功能本文基于BUCK-BOOST變換電路雙閉環(huán)電源控制電路設(shè)計(jì)，對變換電路進(jìn)行控制，在對電壓控制精度及反應(yīng)速度上進(jìn)行精確控制，其主要控制手段采用電流內(nèi)環(huán)控制與電壓外環(huán)控制，通過補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)對電路進(jìn)行校正，加強(qiáng)電路傳輸性能，通過BUCK-BOOST直流斬波器電路工作原理的理解，通過對于BUCK-BOOST變換電路特性分析，可以得出對整個(gè)電源供電及供電負(fù)載都會(huì)造成影響。為了減少電路斷續(xù)的影響，即降低電磁干擾，需要在輸入端和輸出端增加補(bǔ)償裝置，以穩(wěn)定電源輸出。然后對電路主要數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，確定電路結(jié)構(gòu)，并運(yùn)用仿真手段對電路實(shí)際控制效果進(jìn)行分析驗(yàn)證。四、完成本課題擬采用的研究途徑及技術(shù)路線。本文設(shè)計(jì)為Buck-Boost變換電路雙閉環(huán)電源控制電路設(shè)計(jì)，是以Buck-Boost變換器為核心，使用PSIM進(jìn)行波型模擬，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)效果，并測試其電路可行性。本文主要內(nèi)容:(1)了解Buck-Boost變換器的電路構(gòu)成及電路特性，簡要介紹雙閉合控制Buck-Boost轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢特點(diǎn)，然后對雙閉環(huán)電源控制電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。(2)分析變Buck-Boost變換電路的原理和電源系統(tǒng)構(gòu)成，然后深入研究電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和雙閉合控制鏈。(3)調(diào)整電源控制系統(tǒng)模塊參數(shù)，運(yùn)用PSIM軟件進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)。(4)對仿真結(jié)果的比較分析和理論驗(yàn)證。五、完成本課題的大致進(jìn)度安排（以周為單位）。1.第16周：確定題目。2.第17周--21年1-2周根據(jù)題目設(shè)計(jì)要求目的，根據(jù)下達(dá)任務(wù)書查閱相關(guān)資料，為開題做準(zhǔn)備，并撰寫開題報(bào)告。3.第3周：完成開題報(bào)告及開題申請表，并通過開題報(bào)告準(zhǔn)備畢業(yè)論文。4.第4--8周：查閱相關(guān)資料，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等，撰寫畢業(yè)論文準(zhǔn)備材料。5.第8-11周：撰寫畢業(yè)論文。6.第12周：經(jīng)過多次修稿，最終定稿。7.第13周：上交論文，為答辯做準(zhǔn)備。8.第14周：做好答辯所需的表格、PPT及其其他所需材料，準(zhǔn)備論文答。六、主要參考文獻(xiàn)。[1]D.M.米切爾，“DC-DC開關(guān)調(diào)節(jié)分析”，麥格勞希爾，1988年，DMMitchell顧問，錫達(dá)拉皮茲，保險(xiǎn)業(yè)監(jiān)督，1992年（重印版）.[2]D.M.米切爾，“小信號(hào)的Mathcad設(shè)計(jì)輔助“，（Windows95/98版），電子布盧姆Associates公司，1999.變頻器原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.[3]雷里德利“一個(gè)更精確的電流模式控制模式“，Unitrode研討會(huì)手冊，SEM-1300[4]張興,杜少武,黃海宏.電力電子技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2010.7.[5]王兆安，劉進(jìn)軍.電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010[6]嚴(yán)仰光.雙向直流變換器[M].南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2004[7]廖冬初，聶漢平.電力電子技術(shù)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007.9[8]陳懷琛，吳大正，高西全.PSIM及在電子信息課程中的應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002[9]黃俊，秦祖蔭.電力電子自關(guān)斷器件及電路[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991[10]勞埃德迪克遜，“控制回路設(shè)計(jì)“，Unitrode研討會(huì)手冊，SEM-800.[11]勞埃德迪克遜，“控制回路設(shè)計(jì)-SEPIC型前置穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)“，Unitrode研討會(huì)手冊，掃描電鏡-900，標(biāo)題7.[12]勞埃德迪克遜，“閉環(huán)反饋回路”，Unitrode研討會(huì)手冊，SEM-300，標(biāo)題2.[13]《使用PSIMTM學(xué)習(xí)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)》是2009年09月\t"/item/%E4%BD%BF%E7%94%A8PSIMTM%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E7%94%B5%E5%8A%9B%E7%94%B5%E5%AD%90%E6%8A%80%E6%9C%AF%E5%9F%BA%E7%A1%80/_blank"西安交通大學(xué)出版社出版的圖書，作者是(日本)野村弘、吉田正伸、賈要勤。[14]田治禮.SVPWM在并聯(lián)有源電力濾波器中的應(yīng)用研究及仿真[J].黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，21(2):61-61[15].Energy;ResearchersatTianjinUniversityofTechnologyTargetEnergy(ResearchonD-STATCOMDoubleClosed-LoopControlMethodBasedonImprovedFirst-OrderLinearActiveDisturbanceRejectionTechnology)[J].EnergyWeeklyNews,2020.[16]Electronics-PowerElectronics;Stud