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用神经网络控制的二象限开关电感DC/DC变换器

发布时间:2015-03-08 14:27:09  来源:大电流电感厂家   查看:

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(a)模式C接通状态图(b)模式C关断状态图

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(c)电感电压和功率电感电流波形

图2模式C

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(a)模式D接通状态图 (b)模式D关断状态图

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(c)电感电压和电流波形

图3模式D

2模式C(象限Ⅲ运行)

2.1连续模式

  若等效电阻很小,则电阻上的电压降可以认为是RIL。

由此可见传输效率仅取决于导通占空比k、源电压和负载电压值,而与R、L和f无关。

2.2非连续模式

  由方程(9)可知,当ζ≥1时电流iL不连续,所以连续区和非连续区之间的界限定义为:

  连续和非连续区的边界如图4所示。从方程(19)可以看出非连续导通区是由下列因素产生的:

  (1)塑封电感器开关频率f太低;

  (2)导通占空比k大小;

  (3)电感L大小;

  (4)负载电阻R太大。

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图4 连续和非连续区的边界图

  整个导通周期远小于T。

iL(kT)是电感电流iL(t)的峰值,同时也是变化量ΔiL的峰—峰值。

当t=t3时,由方程(22)可得iL(t3)=0。

3模式D(象限Ⅳ运行)

3.1连续模式

图4连续和非连续区的边界图

图5连续和非连续区的边界图

  若等效电阻R很小,则电阻R上的电压降可以认为是RIL。

由此可见传输效率仅取决于导通占空比k、源电压和负载电压,与R、L和f无关。

3.2非连续模式

  连续和非连续区的边界如图5所示。从方程(49)可以看出非连续导通区是由下列因素产生的:

  (1)开关频率f太低;

  (2)导通占空比k太小;

电感器 设计

  (3)电感L太小;

  (4)负载电阻R太大。

  整个导通周期远小于T。假设导通周期位于0和t4之间,电感L上的电压和电流为:

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图5 连续和非连续区的边界图

iL(kT)是电感电流iL(t)的峰值,同时也是变化量&Delta共模电感;iL的峰—峰值。当t=t4时,由方程(52)可得iL(t4)=0。

4神经网络控制

  这种变换器工作于开环控制方式。由公式(17)和(47)可见,因为电路的电阻R是一随机参数,所以它对系统的工作点有很大的影响。为了获得一个稳定的变换运行,我们在系统中采用神经网络控制[7,8〗。神经网络控制包括一个由比例加积分(PI)运算和神经网络组成的闭环控制。这一系统的全图如图6所示。

  比例加积分(PI)运算在4.1中叙述。神经网络由三层组成,分别是输入层、隐含层和输出层。神经网络的结构如图7所示。三层插件电感器中所有节点的函数如图8所示。它们分别在4.2和4.3中叙述。

4.1数学模型

  比例加积分(PI)运算由一个比例加积分控制器和负载组成。式中:τ=L/R,Vi在开关接通时为Vl,在开关关断时为V2。

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图6用神经网络控制的二象限开关电感DC/DC变换器

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