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研究生:連威翔
研究生(外文):Lien,Wei-Hsiang
論文名稱:具飛馳電容多階層升壓直流直流轉換器之交錯式控制
論文名稱(外文):Interleaved Control for Multilevel Flying Capacitor Boost-Type DC/DC Converter
指導教授:陳鴻祺陳鴻祺引用關係
指導教授(外文):Chen,Hung-Chi
口試委員:蔡憲逸蘇維德
口試委員(外文):Tsai,Hsien-YiSu,Wei-Te
口試日期:2015-07-29
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:電控工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:108
中文關鍵詞:飛馳電容多階層升壓電路交錯式控制直流直流轉換器
外文關鍵詞:Flying CapacitorMultilevel Boost-Type DC/DC ConverterInterleaved ControlDC/DC Converter
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本文利用建構電路之數學模型,推導具飛馳電容之多階層升壓型直流直流轉換器電路之轉移函數。以推導(2+1)階層與(3+1)階層電路之轉移函數為例,發現不管具飛馳電容之多階層升壓型直流直流轉換器電路為幾階層,其轉移函數皆可透過參數設計,簡化為分母二階之轉移函數。最後依規格要求設計控制器,以實現具飛馳電容之多階層升壓型直流直流轉換器電路之控制。本文實作利用FPGA (Field Programmable Gate Array)硬體電路晶片實現演算法撰寫及控制器設計。實驗結果顯示此控制架構與控制器在穩態及負載切換、輸出電壓變動之暫態波形上,皆能維持穩定。
In this thesis, we construct a mathematical model and derive the transfer function for the multilevel flying capacitor converter circuit. To derive the (2+1)-level and (3+1)-level flying capacitor converter circuit as an example, we find that no matter what the order of the circuit, the transfer functions can be simplified as second order system through parameter design. Finally, according to the design specifications of the controller, we can implement the control of multilevel flying capacitor converter circuit. All the algorithms and controllers are implemented in Field Programmable Gate Array (FPGA). Experimental results show that this control architecture with the controller is able to maintain stability in the steady-state and transient load waveforms.
摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 xii
第一章 1
緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2相關文獻 2
1.3論文架構 3
第二章 具飛馳電容之(N+1)階層升壓式直流直流轉換器 4
2.1二階層升壓式直流直流轉換器 4
2.1.1電路及控制架構 4
2.1.2小訊號分析 8
2.2 具飛馳電容之(2+1)階層升壓式直流直流轉換器 11
2.2.1電路及控制架構 11
2.2.2小訊號分析 12
2.3 具飛馳電容之(3+1)階層升壓式直流直流轉換器 20
2.3.1電路及控制架構 20
2.3.2小訊號分析 22
2.4 具飛馳電容之(N+1)階層升壓式直流直流轉換器 33
2.4.1電路及控制架構 33
2.4.2小訊號分析 35
第三章 電路及控制器參數設計 38
3.1電路元件參數選取 38
3.1.1 電感值之選取 38
3.1.2 飛馳電容容值之選取 41
3.1.3 輸出電容容值之選取 45
3.2轉移函數簡化策略 48
3.2.1 (2+1)階層電壓平衡參數 設計 48
3.2.2 (3+1)階層電壓平衡參數 設計 51
3.3電壓控制器設計 55
3.3.1 (2+1)階層電壓控制器參數設計 57
3.3.2 (3+1)階層電壓控制器參數設計 62
第四章 模擬結果 68
4.1 PSIM模擬與參數 68
4.2 穩態電壓電流波形模擬 71
4.3 負載切換模擬 76
4.4 輸出電壓變動模擬 84
第五章 實作結果 88
5.1 現場可程式邏輯閘陣列(FPGA) 88
5.2 實作電路 89
5.2.1 主電路 90
5.2.2 閘極驅動電路(Gate Driving Circuit) 92
5.2.3 類比數位轉換器(A/D) 92
5.2.4 數位類比轉換器(D/A) 93
5.3 實作波形 94
5.3.1 具飛馳電容之(2+1)階層升壓式直流直流轉換器之穩態波形 95
5.3.2 具飛馳電容之(3+1)階層升壓式直流直流轉換器之穩態波形 97
5.3.3 具飛馳電容之(2+1)階層升壓式直流直流轉換器之負載切換波形 100
5.3.4具飛馳電容之(3+1)階層升壓式直流直流轉換器之負載切換波形 102
5.3.5 具飛馳電容之(2+1)階層升壓式直流直流轉換器之電壓命令變化波形 105
第六章 結論 106
參考文獻 107

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