开关型功率变换器的研究与设计
3.2 频域性能指标
根据幅频和相频特性,可列出自动调节系统的频域性能指标,即
1)相角裕度 y;
2)幅值裕度 Kg;
3)谐振频率 ωr;
4)幅频特性谐振峰值 Mr;
5)闭环频率响应的带宽。
带宽与响应速度成正比,可近似用增益交界频率表示;但带宽大,高频噪声也大。
1)抗电网扰动能力,即闭环音频纹波衰减率(audio-susceptibility)
A(s)=Vo(s)/Vi(s)
2)抗负载扰动能力,用闭环输出阻抗Zo=Vo(s)/Io(s)表示。
开关变换器的两个重要性能指标是负载调整率和电压调整率,即用来衡量当负载电流Io(s)和输入电压Vi(s)扰动时,输出电压的稳定精度。反映在频域内,即要求A(s)、Zo的极点和零点在左半平面。
3.3 对数频率特性
频率特性对数坐标图又称Bode图或对数频率特性图,从Bode图上很容易看出某些参数变化和某些环节对系统性能的影响,因此,Bode图是设计变换器闭环控制系统的有力工具。
Bode图包括幅频特性图和相频特性图,分别表示幅值和相角与角频率之间的关系,即
幅频特性描述增益|G(jω)|与ω的关系:
20log|G(jω)|~logω。以dB为单位,其斜率用dB/dec表示。
相频特性描述相位∠G(jω)与ω关系:
∠G(jω)~logω。某一频率的相位与幅频特性变化率有关,相频特性斜率用°/dec表示。
3.4 极点和零点
在复平面(s=σ+jω)上,使G(s)无穷大的点,称为G(s)的极点;使G(s)=0的点,称为G(s)的零点。控制系统的稳定性由闭环极点唯一确定,而控制系统过渡过程C(t)的基本特性由闭环极点及闭环零点共同决定。位于s右半平面(RHP)的极点和零点,称为RHP零点或RHP极点;位于S左半平面(LHP)的极点和零点,称为LHP零点或LHP极点。由控制系统稳定条件可知,控制系统稳定的必要和充分条件是系统特征方程的根全部具有负实部。即开关型功率变换器的闭环传递函数的极点都是LHP极点时,系统才是稳定的。
3.5 系统频率响应与系统稳定性和系统瞬态响应的关系
1)系统的稳定性和稳定裕度
开关型功率变换器是一个闭环自动控制系统,为了保证系统始终正常工作,不仅要求系统是稳定的,而且要求它具有足够的稳定裕度。系统的稳定裕度称为相对稳定性,一般采用相角裕度和幅值裕度来定量表示。
相角裕度
γ=∠G(jωc)-(-180°)=180°+∠G(jωc)
ωc可由|G(jω)|=1求得。
幅值裕度
评论