高性能直流电源系统稳定性设计方法

《高性能直流电源系统稳定性设计方法》共分为6章，第1章为引言，简述了直流变换器及系统发展的趋势，并介绍了稳定性问题产生的机理及研究现状。针对独立的变换器拓扑，第2章、第3章分别介绍了两种相应的设计技术及控制方法。第2章针对广泛应用于航天电源系统中的一种双电感双电容降压变换器（Superbuck变换器），提出了优化其动态模型的阻尼设计方法，从而消除了其动态模型中存在的右半平面零点，为扩展其闭环控制系统的稳定裕度提供条件。第3章以一类双电感双电容构成的高阶化变换器拓扑为例，提出了改善变换器音频敏感率（前向通道传递函数）的简化的前馈控制器设计方法。第4章、第5章针对级联系统这种典型结构，分别介绍了两种优化系统稳定性的控制方法。由于级联系统的稳定性可通过系统中两个变换器互联接口处的阻抗进行判别。因此，从改善前、后级变换器（源、负载变换器）的接口阻抗的角度，第4章提出了一种输入电流内环的控制方法，能够有效增大后级变换器的输入阻抗；第5章提出了一种虚拟阻尼的控制方法，能够有效减小前级变换器的输出阻抗。这两种方法均可以明显改善直流电源系统的稳定性。第6章对全书内容进行总结。
《高性能直流电源系统稳定性设计方法》可供直流电源产品、航天电源系统、光伏储能一体化系统、电动汽车直流系统等相关领域的设计工作者使用。

第1章引言
1.1电力电子变换器系统的发展
1.2高性能直流变换器系统的要求
1.3高性能直流变换器系统的稳定性问题及研究现状
1.3.1稳定性问题产生的机理
1.3.2影响高性能直流变换器系统稳定性的主要因素
1.4本书的主要研究内容
第2章改善变换器被控对象传递函数的阻尼回路设计方法
2.1DC-DC变换器的小信号模型
2.2高阶变换器的阻尼设计方法
2.3电阻负载的Superbuck变换器模型分析
2.3.1独立电感型Superbuck电路
2.3.2耦合电感型Superbuck电路
2.4蓄电池负载的Superbuck变换器模型分析
2.4.1独立电感型Superbuck电路
2.4.2耦合电感型Superbuck电路
2.5峰值电流控制方式下的阻尼设计方法的讨论
2.6控制输出电流时阻尼设计方法的讨论
2.7阻尼回路设计方法的算例分析
2.7.1直接占空比控制下被控对象模型的算例分析
2.7.2峰值电流控制下被控对象模型的算例分析
2.8阻尼回路设计方法的仿真与实验验证
2.9本章小结
第3章改善变换器音频敏感率的比例前馈控制方法
3.1考虑负载效应的DC-DC变换器的小信号模型
3.2引入前馈控制器的DC-DC变换器小信号模型
3.2.1输出电压作为被控量的模型
3.2.2输出电流作为被控量的模型
3.2.3前馈控制器的简化计算方法
3.3引入前馈控制的Superbuck变换器
3.3.1前馈控制器的准确形式
3.3.2比例前馈控制器的拟合
3.4双电感双电容构成的电流连续型拓扑族的前馈控制器
3.5仿真与实验验证
3.5.1仿真验证
3.5.2实验验证
3.6本章小结
第4章优化变换器输入阻抗的输入电流内环控制方法
4.1采用输入电流内环控制的DC-DC变换器小信号模型
4.1.1引入ICIL双环控制的输入阻抗分析
4.1.2引入ICIL双环控制方法对电压环的影响
4.2仿真与实验验证
4.2.1单变换器的实验验证
4.2.2级联系统的仿真与实验验证
4.3本章小结
第5章优化变换器输出阻抗的有源阻尼控制方法
5.1考虑负载效应的DC-DC变换器的小信号模型
5.2DC-DC变换器的有源阻尼控制方法
5.3有源阻尼控制的Buck变换器
5.4实验验证
5.4.1有源阻尼控制Buck变换器的实验验证
5.4.2级联系统的实验验证
5.5本章小结
第6章结论
参考文献