圖11并聯型雙環(huán)控制方式下負載突變引起電壓環(huán)和電流環(huán)交錯作用

圖12串級型雙環(huán)控制方式下負載突變模塊能夠迅速限流

圖13電壓環(huán)單環(huán)控制下變化輸入電壓對系統(tǒng)開環(huán)波特圖的影響

圖14電壓環(huán)雙環(huán)控制下變化輸入電壓對系統(tǒng)開環(huán)波特圖的影響

在并聯型雙環(huán)控制方式下，主電路小信號模型的增益與輸入電壓有關。此時不管是采用PI或是PID控制，當輸入電壓在較大范圍內變化時，都會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和剪切頻率造成影響，這樣就給控制調節(jié)器的設計帶來了困難，如果控制調節(jié)器設計得比較臨界，甚至有可能導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。圖13是系統(tǒng)工作在電壓環(huán)單環(huán)控制方式下，變動輸入電壓得到一組系統(tǒng)的開環(huán)波特圖。由圖13可得當Uin=200V時，系統(tǒng)的相位裕量為39°，剪切頻率為1kHz；當Uin=400V時，系統(tǒng)的相位裕量為29°，剪切頻率為1.3kHz；當Uin=600V時，系統(tǒng)的相位裕量為28°，剪切頻率為1.6kHz。可見，隨著輸入電壓Uin的變化，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應速度都在發(fā)生變化，因此在設計控制器的時候必須考慮到系統(tǒng)工作在輸入電壓的全范圍均能良好工作，這樣就使設計控制器變得比較復雜。

而當系統(tǒng)工作在串級型雙環(huán)控制方式下時，輸入電壓對系統(tǒng)特性幾乎沒有影響，圖14是系統(tǒng)工作在串級型雙環(huán)控制方式下，變動輸入電壓得到一組系統(tǒng)的開環(huán)波特圖。

由圖14可得當Uin分別為200V，400V，600V時，系統(tǒng)的相位裕量為98°，剪切頻率為375Hz，均沒有變化。可見隨著輸入電壓的變化，系統(tǒng)開環(huán)波特圖在中低頻段幾乎沒有變化，僅僅在高頻段有些影響，但這對系統(tǒng)性能影響很小。這樣系統(tǒng)不僅具有更好的穩(wěn)定性能，而且使控制器的設計變得簡單許多。

4結語

本文對應用于開關電源中的并聯型雙環(huán)控制方式和串級型雙環(huán)控制方式進行了建模和對比分析，得出以下結論：

（1）串級型雙環(huán)控制方式較并聯型雙環(huán)控制方式具備更快的限流響應速度，因此串級型雙環(huán)控制方式更適合于并聯運行的模塊化電源，如電力操作電源。

（2）串級型雙環(huán)控制方式較并聯型雙環(huán)控制方式對系統(tǒng)的運行參數具有更好的魯棒性，因此串級型雙環(huán)控制方式更適應于輸入電壓變化范圍大的應用場合。