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讨论

关于变换器的环路补偿设计

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1
lonfaye
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LV4
初级工程师
  • 2017-3-2 15:48:43
大家好,最近本人在做关于环路补偿(PI补偿器,开关频率为20kHz)的工作,有以下一些疑问,望大神能够指点,不甚感激。
先上图,对照着图来说会表达的更清楚。(说明:以下所有的图都分为两部分,上部分为幅频特性,下部分为相频特性,红色实现为补偿前的,蓝色点线为补偿器的,褐色点线为补偿后的)。
问题一:根据乃奎斯特稳定性判据结合bode图,随着频率的增加,正负穿越180度相位线的次数(正穿越-负穿越)等于传递函数极点个数一半的时候,则系统稳定。那么下面四个图的相位都没有穿越180度,该怎么去判据系统的稳定性呢?
问题二:一般在设计环路补偿的时候,根据经验都是设计穿越频率为开关频率的1/5到1/20,PI补偿器的转折频率为穿越频率的1/5到1/10,相位裕度大于45度,根据这个原则,那么图2还用补偿吗?
问题三:图3的红色所示的传递函数的幅频特性像单极点,相频特性像单零点,这正常吗?
问题四:如果一个传递函数有两个穿越0dB的点怎么办需要怎么处理?比如图四补偿后的褐色曲线。
其实还是有些问题,还没总结好,暂时先拿出这些问题,一来是请教,二来也希望有个抛砖引玉的作用,给在做环路补偿方面工作的人解惑。谢谢。

图1

图1

图2

图2

图3

图3

图4

图4
ailuer_shijidianyuan
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LV8
副总工程师
  • 2017-3-3 09:57:48
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1.理论上小于180度的相位都是稳定的,但是考虑到变换器的动态性能,相位余量不能太大也不能太小,相位余量30度到60度的之间都可以;
2.对于电流模式,截至频率要小于1/20的开关频率,对于电压模式,小于1/5。图二需要补偿,因为补偿前低频处是0db,为了提高输出电压精度和衰减大的输入低频信号,低频需要很大的增益;
3.应该叫右半平面极点;
4.补偿的时候就应该避免出现两个过0dB的点。
lonfaye
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LV4
初级工程师
  • 2017-3-3 15:44:37
  • 倒数4
 
谢谢回复。

一、对于右平面极点的补偿,有没有补偿措施,用PI补偿是否合适?
二、图四所示,未补偿前系统是一个单零点系统,只是低频增益很小,对于这样的系统补偿,还是以相位裕度为考量?
三、相位裕度是与180度比较还是与-180度比较?或者是类似单极点的特性曲线与-180度比较,类似单零点的特性曲线与180度比较?
四、如果用Nyquist稳定性判据来判断上述的四个图,该如何去判断,因为相位特性没有穿越180度的情况。根据Nyquist判据,那么穿越次数为0,而极点又不是零,则系统是不稳定的。根据相位裕度,上述图一补偿后是一个稳定系统了。
ailuer_shijidianyuan
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LV8
副总工程师
  • 2017-3-6 09:28:47
  • 倒数3
 
1.目前我所遇到的模拟补偿好像没法补偿
2.图四就不能用PI补偿,在10Hz处补偿器就得放极点,补偿器此时应该是-2曲线
3.理论上应该是与360度比较,只不过负反馈系统自身有个-180度滞后,所以bode图一般只标到-180度
4.我不会Nyquist图判断,我只会bode图看稳定性
lonfaye
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LV4
初级工程师
  • 2017-3-7 08:45:40
  • 倒数2
 
再顶一次,希望有更多的大牛们帮忙分析一下。谢谢。
尖叫的变压器
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LV6
高级工程师
最新回复
  • 2017-7-10 22:39:40
  • 倒数1
 
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