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开关电源主要有小信号与大信号分析两种建模方法

编辑:方寸电子    浏览量:3751     发表时间:2010-5-18
1)小信号分析法  主要是状态空间平均法,由美国加里福尼亚理工学院的R.D.Middlebrook于1976年提出,可以说这是电力电子学领域建模分析的第一个真正意义的重大突破。后来出现的如电流注入等效电路法、等效受控源法(该法由我国学者张兴柱于1986年提出)、三端开关器件法等,这些均属于电路平均法的范畴。平均法的缺点是明显的,对信号进行了平均处理而不能有效地进行纹波分析;不能准确地进行稳定性分析;对谐振类变换器可能不大适合;关键的一点是,平均法所得出的模型与开关频率无关,且适用开关电源条件是电路中的电感电容等产生的自然频率必须要远低于开关频率,准确性才会较高。
  (2)大信号分析法
  有解析法、相平面法、大信号等效电路模型法、开关信号流法、n次谐波三端口模型法、KBM法及通用平均法。还有一个是我国华南理工大学教授丘水生先生于1994年提出的等效小参量信号分析法,不仅适用于PWM变换器也适用于谐振类变换器,并且能够进行输出的纹波分析。
  建模的目的是为了仿真,继而进行稳定性分析。1978年,R.Keller首次运用R.D.Middlebrook的状态空间平均理论进行开关电源的SPICE仿真。近30年来,在开关电源的平均SPICE模型的建模方面,许多学者都建立了开关电源各种各样的模型理论,从而形成了各种SPICE模型。这些模型各有所长,比较有代表性的有:
Dr.SamBenYaakov的开关电感模型;Dr.RayRidley的模型;基于Dr.VatcheVorperian的Orcad9.1的开关电源平均Pspice模型;基于Steven Sandler的ICAP4的开关电源平均Isspice模型;基于Dr. VincentG.Bello的Cadence的开关电源平均模型等等。在使用这些模型的基础上,结合变换器的主要参数进行宏模型的构建,并利用所建模型构成的DC-DC变换器在专业的开关电源仿真软件(如Matlab、Pspice等)平台上进行直流分析、小信号分析以及闭环大信号瞬态分析。

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