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开关网络的平均模型

  DC/DC PWM转换器的基本组成部分,除了线性时不变元件外,还有开关网络(由开关晶体管V和整流二极 管D组成)。其中,V在[0,dTs]时段运行,D则在[dTs,Ts]时段运行。开关管V和二极管D按开关 函数k(t)运行,两者不会同时处于导通或同时处于关断状态。

  由状态空间平均法已知,在DC/DC PWM高频开关转换器中开关晶体管V和整流二极管D组合而成的开关网 络平均电路模型,可以用占空比d控制的受控电流源d(t)i和受控电压源d(t)u的组合表示。i和u 为相应支路的平均变量,d为开关函数k(t)的平均值。求开关网络的平均电路模型时,主要假设如下 :

  (1)输出电压的纹波很小,可以忽略(设滤波电容无ESR),支路变量x(t)(如电感电流或电容电压 )可以用平均变量x近似表示。

  (2)平均变量的变化很慢,即它的变化频率小于开关频率fs的一半,或在一个开关周期内基本不变。

  为了能够得到各种PWM转换器的基本电路都能适用的开关网络平均模型,可以研究标准的开关网络单元。 实际上,PWM转换器的开关网络单元都可以归结成一个三端网络。已经有不少的学者研究了不同的开关网 络单元的组成及其平均模型。例如,E。Landsman提出了规范型开关单元(Canonical Switching Cell) ,它是一个由开关管V、二极管D、电感L和电容C组成的三端网络。V。Voperian则提出了更为简单的三端 PWM开关模型,仅仅由有源开关V和无源开关(二极管)D组成。下面将主要介绍三端PWM开关模型法(简称 PWM开关法)。分析条件是:不考虑各元器件的寄生参数,PWM开关转换器的运行模式为CCM。

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