电力电子及其控制技术概述
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控制的技术，变换包括电压、电流、频率和波 形方面的变换。
思考：为什么要变换？
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
分类：采用按交-直流变换类型划分
1 AC-DC 2 AC-AC 3 DC-DC 4 DC-AC
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页) 电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
Average Current Control
L
Vg
S
iL D
C RV
RS
iS
Vp 比较器
VS 误差放大器
Ve
锯齿波Vsaw 电流积分器
Vref 基准电压
工作原理: 检测电流经电流积分器积分后与误差电压Ve相减，其差值
与锯齿波比较生成控制脉宽驱动开关。
优点: 提高了电流的控制精度，抗干扰性强
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
t
Vint
t
Vref
单周控制主要波形图
工作原理 每个开关周期开始时，时钟给出脉冲信号，控制器输出高电平，开关管S导通，积
分器对二极管上的电压VD进行积分，积分器输出电压Vint从0开始增大，当Vint达到基 准电压Vref时，比较器输出翻转，控制器关断开关管，同时输出Reset信号将积分器复 位，直到下一个时钟脉冲到来开始新的周期 。 优点
可以实现对输入电压平均值的瞬时动态控制，开关变量平均值在经历一次过渡过程 后，仅需一个开关周期就可以达到新的稳态，对输入电压具有良好的抑制能力。 缺点
电流型控制电路
时钟
VVeP VS VP 电流型控制主要波形图
优点: 相对于电压型控制方法有更快的输入瞬态
响应速度，提高了输出电压的稳压精度；自身具 有限流的功能，易于实现变换器的过流保护，因 而在多个电源并联时，更便于实现均流，得到了 广泛应用。
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术
报告结构
1 电力电子技术概述 2 开关DC-DC变换器 3 控制技术研究现状 4 电路仿真示例
电力电子技术应用
电力电子及其控制技术概述(ppt40页) 电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子技术
定义：采用电力电子器件等实现对电能的有效变换和
• Multi loop control – V2C control
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)Fra bibliotekVgS
L
iL
D
C RV
比较器
误差放大器 Ve
Vp
Vref
锯齿波Vsaw
电压型控制电路
基准电压
Vsaw Ve
Voltage Mode Control
优点: 只检测输出电压一个变量，只有
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
为什么要采用开关电源？
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页) 电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页) 电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
一个控制环，设计和分析相对比较简 单；由于锯齿波的幅值比较大，因此 抗干扰能力比较强。
缺点: 输入电压或输出电流的变化只能
在输出电压改变时才能检测到并反馈 回来进行纠正，因此响应速度比较慢； 由于电压型控制对负载电流没有限制， 因而需要额外的电路来限制输出电流。
VP
iL
电压型控制主要波形图
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
Vg
S
L
iL D
C RV
Charge Control
锁存器
QR
Vp
QS
iS 比较器
VS
时钟
误差放大器 CT
Ve
Vref
基准电压
工作原理: 在开关S开通时电感电流对电容CT进行充电，当电容电压达到误差电压Ve时比
较器翻转，关断S； 直到下个周期时钟脉冲到来再次开启S。在S关断期间CT将充 电电荷完全放掉。电荷型控制方法可以控制每个周期的电量，可以更快更有效的控 制电流。 特点:
电力电子及其控制技术概述(ppt40页) 电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
按控制环路分类
• Single loop control – Voltage mode control
• Two loop control – Current mode control Peak current control Average current control Valley current control Charge control – V2 Control
开关DC-DC变换器
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
V1 Ts
Ts 0
vs(t)dt
DVg
D：控制脉冲占空比
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
控制本质及分类
开关DC-DC变换器控制的本质是时间比率调节 按占空比的实现方式分类
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
Vg
S
L
iL D
C RV
Vp 锁存器
R
Q
时钟
S
RS
iS
VS 误差放大器
比较器 Ve
Vref 基准电压
Peak Current Control
工作原理： 在每个周期开始时时钟信号使锁存器复
位，开关管导通，开关电流由初始值线性增 大，检测电阻Rs上的电压Vs也线性增大， 当Vs增大到误差电压Ve时，比较器翻转， 使锁存器输出低电平，开关管关断，直到下 一个时钟脉冲到来开始一个新的周期。
• 定频控制 – PWM • 变频控制 – PFM
Constant ON time control Constant OFF time control Hysterics control
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页) 电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电荷型控制不限制最大电感电流；对电流的瞬态变化响应速度慢，不能有效的 保护开关管等功率器件。
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
L
iL
Vg
S VD D
C
RV
One Cycle Control
时钟
VP
t
Vp
Reset
控制器
时钟
比较器 Vint
Cf Rf
Vref 积分器
单周控制原理图
VD
t
Vref
思考：为什么要变换？
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分类：采用按交-直流变换类型划分
1 AC-DC 2 AC-AC 3 DC-DC 4 DC-AC
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Average Current Control
L
Vg
S
iL D
C RV
RS
iS
Vp 比较器
VS 误差放大器
Ve
锯齿波Vsaw 电流积分器
Vref 基准电压
工作原理: 检测电流经电流积分器积分后与误差电压Ve相减，其差值
与锯齿波比较生成控制脉宽驱动开关。
优点: 提高了电流的控制精度，抗干扰性强
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
t
Vint
t
Vref
单周控制主要波形图
工作原理 每个开关周期开始时，时钟给出脉冲信号，控制器输出高电平，开关管S导通，积
分器对二极管上的电压VD进行积分，积分器输出电压Vint从0开始增大，当Vint达到基 准电压Vref时，比较器输出翻转，控制器关断开关管，同时输出Reset信号将积分器复 位，直到下一个时钟脉冲到来开始新的周期 。 优点
可以实现对输入电压平均值的瞬时动态控制，开关变量平均值在经历一次过渡过程 后，仅需一个开关周期就可以达到新的稳态，对输入电压具有良好的抑制能力。 缺点
电流型控制电路
时钟
VVeP VS VP 电流型控制主要波形图
优点: 相对于电压型控制方法有更快的输入瞬态
响应速度，提高了输出电压的稳压精度；自身具 有限流的功能，易于实现变换器的过流保护，因 而在多个电源并联时，更便于实现均流，得到了 广泛应用。
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术
报告结构
1 电力电子技术概述 2 开关DC-DC变换器 3 控制技术研究现状 4 电路仿真示例
电力电子技术应用
电力电子及其控制技术概述(ppt40页) 电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子技术
定义：采用电力电子器件等实现对电能的有效变换和
• Multi loop control – V2C control
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)Fra bibliotekVgS
L
iL
D
C RV
比较器
误差放大器 Ve
Vp
Vref
锯齿波Vsaw
电压型控制电路
基准电压
Vsaw Ve
Voltage Mode Control
优点: 只检测输出电压一个变量，只有
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
为什么要采用开关电源？
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页) 电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页) 电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
一个控制环，设计和分析相对比较简 单；由于锯齿波的幅值比较大，因此 抗干扰能力比较强。
缺点: 输入电压或输出电流的变化只能
在输出电压改变时才能检测到并反馈 回来进行纠正，因此响应速度比较慢； 由于电压型控制对负载电流没有限制， 因而需要额外的电路来限制输出电流。
VP
iL
电压型控制主要波形图
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
Vg
S
L
iL D
C RV
Charge Control
锁存器
QR
Vp
QS
iS 比较器
VS
时钟
误差放大器 CT
Ve
Vref
基准电压
工作原理: 在开关S开通时电感电流对电容CT进行充电，当电容电压达到误差电压Ve时比
较器翻转，关断S； 直到下个周期时钟脉冲到来再次开启S。在S关断期间CT将充 电电荷完全放掉。电荷型控制方法可以控制每个周期的电量，可以更快更有效的控 制电流。 特点:
电力电子及其控制技术概述(ppt40页) 电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
按控制环路分类
• Single loop control – Voltage mode control
• Two loop control – Current mode control Peak current control Average current control Valley current control Charge control – V2 Control
开关DC-DC变换器
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
V1 Ts
Ts 0
vs(t)dt
DVg
D：控制脉冲占空比
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
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控制本质及分类
开关DC-DC变换器控制的本质是时间比率调节 按占空比的实现方式分类
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
Vg
S
L
iL D
C RV
Vp 锁存器
R
Q
时钟
S
RS
iS
VS 误差放大器
比较器 Ve
Vref 基准电压
Peak Current Control
工作原理： 在每个周期开始时时钟信号使锁存器复
位，开关管导通，开关电流由初始值线性增 大，检测电阻Rs上的电压Vs也线性增大， 当Vs增大到误差电压Ve时，比较器翻转， 使锁存器输出低电平，开关管关断，直到下 一个时钟脉冲到来开始一个新的周期。
• 定频控制 – PWM • 变频控制 – PFM
Constant ON time control Constant OFF time control Hysterics control
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页) 电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电荷型控制不限制最大电感电流；对电流的瞬态变化响应速度慢，不能有效的 保护开关管等功率器件。
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
L
iL
Vg
S VD D
C
RV
One Cycle Control
时钟
VP
t
Vp
Reset
控制器
时钟
比较器 Vint
Cf Rf
Vref 积分器
单周控制原理图
VD
t
Vref