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研究生:蕭仲義
研究生(外文):Shiau, Jung-yi
論文名稱:直流降壓升壓轉換器之滑動模態電壓控制
論文名稱(外文):Sliding mode voltage control of DC/DC buck-boost converter
指導教授:陳正義陳正義引用關係
口試委員:李建華郭永超
學位類別:碩士
校院名稱:正修科技大學
系所名稱:機電工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:脈波寬度調變滑動模態控制器降壓轉換器升壓轉換器
外文關鍵詞:Boost converterBuck converterSliding modePulse-Width Modulation
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切換式電源轉換器其優點為轉換效率高、重量較輕,相較於傳統線性式電源轉換器,可以獲得更寬廣的降壓或升壓範圍,因此近年來被工業界應用於可攜式的電子產品與設備。本論文主旨在研製一具有順滑模態電壓控制之升壓-降壓轉換器,達成穩定期望電壓控制輸出。控制策略首先設計一穩定滑動曲面函數,利用其切換函數將整個空間分隔成三個子空間,再根據Lyapunov穩定理論設計控制器,迫使系統軌跡在空間之外時,能夠使系統軌跡在有限時間內接觸到定滑動曲面,並當軌跡在進入此定滑動曲面後能夠順著曲面以指數方式滑向系統控制平衡點。此外,控制器的實現是採用固定頻率之脈波寬度產生控制切換開關之責任週期,使其輸出電壓在負載變動的影響降下,系統依舊能維持在期望之電壓,且保持穩定性。硬體設計則整合了轉換器、控制器、鋸齒波電路及驅動電路,並利用PSpice模擬軟體驗證系統在不同負載下,均能使輸出電壓維持在期望之電壓。最後再針對不同輸入電壓及負載不確定性,分別驗證其控制架構之可行性。
Comparing with the conventional power converters, switching power converters possess the advantages of high efficiency, small size and wide range of voltage operation, so that they are widely applied in the application of portable electronic products and equipment in recent years. This thesis mainly focuses on the development and implementation of Buck/Boost converter with a sliding mode voltage controller, to achieve the stable desired controlled voltage output. Firstly, the stable sliding surface function is designed due to the control system. It can be observed that the entire controlled region can be divided into three subspaces. Based on Lyapunov stable theory, the controller is proposed to enforce the system trajectory from the arbitrary point toward the sliding surface in the finite time, remain on the surface and slides along to equilibrium point exponentially. In addition, based on a fixed frequency pulse width modulation technology, the proposed controller is realized by controlling the duty cycle of switch device to achieve desired stable voltage output under the influence of loading variation. The hardware system includes the integrated design of converters, controller, sawtooth signal generation circuit and drive circuit. According to the simulation software of PSpice, the, the encouraged system performance is validated by the testing of different loadings. Finally, the hardware system is implemented by analogic circuit to verify feasibility of the proposed control structure according to the different voltage inputs and loading uncertainties.
摘要 i
ABSTRACT ii
致謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
符號列表 xi
第1章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2文獻回顧 2
1.3 論文架構 6
第2章 DC/DC轉換器之數學模型 7
2.1 降壓式電源轉換器 9
2.1.1 降壓轉換器動作原理 10
2.1.2 電流導通模式 12
2.2 升壓式電源轉換器(Boost converter) 17
2.2.1 動作原理 17
2.3 降-升壓式電源轉換器(Buck-Boost converter) 21
2.3.1 動作原理 21
第3章 順滑模態數學模型 24
3.1順滑模態控制器應用於降壓轉換器 25
3.1.1 順滑模態設計之降壓轉換器 25
3.1.2 順滑模態控制之順滑條件 26
3.1.3 迫近模態之迫近條件 28
3.1.4 滑動係數的選取 32
3.2 順滑模態控制器應用於升壓轉換器 34
3.2.1 順滑模態設計之升壓轉換器 34
3.2.2 滑動係數的選取 37
第4章 實驗系統規劃及實驗結果 39
4.1 硬體電路設計 39
4.1.1 控制電路設計 41
4.1.2 鋸齒波電路 43
4.1.3 驅動電路 43
4.2 降壓轉換器模擬結果 45
4.3 降壓轉換器實驗結果 51
4.4升壓轉換器硬體電路設計 57
4.4.1 控制電路設計 59
4.5升壓轉換器實驗結果 61
第5章 結論與未來研究方向 66
5.1 結論與討論 66
5.2 未來研究方向 66
參考文獻 68
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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1. 水筆仔:〈冷井情深話人性│鄭清文的冰山哲學〉,《源雜誌》第六八期,二○○八年三│四月,頁一八│二三。
2. 江寶釵:〈我要再回來唱歌│從階層書寫論「隱含作者」在鄭清文小說文本中的實踐〉,《文與哲》第十四期,二○○九年六月,頁三七九│四○○。
3. 李進益:〈直面人生│論契訶夫對鄭清文短篇小說之影響〉,《花蓮師院學報》(綜合類)第一七期,二○○三年一一月,頁二三│三四。
4. 施如芳:〈「以小見大靜水流深」小說家鄭清文〉,《源雜誌》第五四期,二○○五年九│一○月,頁八○│八五。
5. 張靜茹:〈結與解│鄭清文短篇小說中人物的困境與抉擇〉,《馬偕護理專科學校學報》第二期,二○○二年五月,頁一六一│一八○。
6. 郭麗娟:〈凝住記憶的河:鄭清文冷井情深話人性〉,《光華雜誌》第三○卷第一○期,二○○五年一○月,頁九八│一○五。
7. 董炳月:〈歷史風俗畫與心靈備忘錄(上)│評「鄭清文的小說」〉,《幼獅文藝》八一卷第一期(總四九三期),一九九五年一月,頁八四│九一。
8. 董炳月:〈歷史風俗畫與心靈備忘錄(下)│評「鄭清文的小說」〉,《幼獅文藝》八一卷第二期(總四九四期),一九九五年二月,頁八四│八八。
9. 鄭清文:〈什麼才是好小說?〉,《聯合文學》第二二九期,二○○三年十一月,頁一八二│一八三。
10. 應鳳凰:〈「台灣鄉下人」作家│鄭清文的兩個童年〉,《小作家月刊》第九卷第五期(總一○一期),二○○二年九月,頁九│一三。