【技术实现步骤摘要】
一种基于切换控制的直流-直流变换器的控制方法
本专利技术涉及电力电子
,具体涉及一种基于切换系统理论的降压直流-直流DC-DC变换器的设计方法。
技术介绍
功率变换器作为电力电子技术的核心,如DC-DC直流变换器器、直流-交流(DC-AC)逆变器、交流-直流(AC-DC)整流器和直流-直流(AC-AC)变频器,在各类电力电子系统中扮演主要的角色,其共同的工作特点是,通过调节其开关元件的工作状态,以求达到所要求形式的功率变换和一定的输入/输出特性。功率变换器几乎存在于工业和生活的各种各样的电子设备中。对于DC-DC变换器,其最主要的应用是在电源的关键结构中包含有DC-DC变换器。由于电子元件的成本显著下降,电源成为系统成本中的一大部分。大体来说电源成本几乎达到了如个人电脑及混合式电动车辆这类产品的50%。另一方面,随着电子工程的发展对电源的规格要求也是多样化的。因此DC-DC变换器这一直流电源供应系统成为能量转换领域最重要的器件之一,高性能低成本的DC-DC变换器的发展是迫切的。为了进一步提高DC-DC变换器的电能转换效率,降低能源损耗,提高电气性能,需要利用合适的控制理论对变换器系统进行建模,辅以理论指导系统参数的设计,并在此基础上进行控制特性和稳定性分析。因此,为DC-DC变换器建立合适的数学模型就显得尤为重要。DC-DC变换器常用的数学模型包括状态空间平均模型、离散模型、切换线性模型等。其中平均模型主要考虑变换器状态变量一个周期内的平均值,丢失了大量暂态信息,不能精确描绘变换器的精细动作,对 ...
【技术保护点】
1.一种基于切换控制的直流-直流变换器的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:/n步骤1,构建直流-直流DC-DC变换器的基本模型/n所述基本模型包括DC-DC变换器、数模转换器ADC、切换控制器、DPWM模块单元、开关信号驱动器,其中,DC-DC降压变换器、数模转换器ADC、切换控制器、DPWM模块单元、开关信号驱动器依次连接,开关信号驱动器的输出端连接DC-DC降压变换器;/n所述数模转换器用于对DC-DC降压变换器输出电压及电感电流进行采样处理,输出采样得到的离散信号;所述切换控制器用于根据离散信号进行误差追踪信号的处理,输出切换条件;所述DPWM模块单元用于根据切换条件产生用于对所述开关信号驱动器进行控制的开关控制信号;/nDC-DC变换器的连续动态表示为:/n
【技术特征摘要】
1.一种基于切换控制的直流-直流变换器的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,构建直流-直流DC-DC变换器的基本模型
所述基本模型包括DC-DC变换器、数模转换器ADC、切换控制器、DPWM模块单元、开关信号驱动器,其中,DC-DC降压变换器、数模转换器ADC、切换控制器、DPWM模块单元、开关信号驱动器依次连接,开关信号驱动器的输出端连接DC-DC降压变换器;
所述数模转换器用于对DC-DC降压变换器输出电压及电感电流进行采样处理,输出采样得到的离散信号;所述切换控制器用于根据离散信号进行误差追踪信号的处理,输出切换条件;所述DPWM模块单元用于根据切换条件产生用于对所述开关信号驱动器进行控制的开关控制信号;
DC-DC变换器的连续动态表示为:
x(t)=[iL,VC]T∈R2
其中,iL表示电感电流,Vc为输出电压,r为电感寄生电阻,L为电感、C为电容,Vg为直流稳压电源,x(t)为状态变量,为x(t)的一阶导数,R2为实数集,Aσ、Bσ为状态参数,有两种取值情况;当σ取值为1和2时,即(A1,A2)和(B1,B2);
步骤2,设计切换控制器的切换控制率
所述切换控制率表示为:
其中,表示(x(k)-xe)TPi(x(k)-xe)达到最小值时i=σ(x(k))的取值,xe=[iLeVCe]T表示DC-DC变换器在开关断开、闭合两种不同状态的平衡参考值,iLe、VCe表示在两种不同状态下的输出电压、电感电流;
xe=-(λA1+(1-λ)A2)-1(λB1+(1-λ)B2),其中λ为自由变量,通过调节λ的取值改变DC-DC变换器的输出参考值;
x(k)表示在状态变量x(t)=[iL,VC]T在经过数模转换器ADC的离散化之后的离散信号的值,T=tk+1-tk表示数模转换器ADC离散采样间隔,且数模转换器的离散采样频率fk=1/T;式中T为一个有最大上界值的时变参数,即0<T<Tmax,Tmax为最大采样间隔值且为一个已知的给定参数;
Pi为切换控制率的待定参数矩阵,其中i代表DC-DC变换器的状态,可取为1或2;
步骤3,利用稳定性判据,求解控制率的待定参数矩阵Pi,从而得到切换控制率σ(x(k));
步骤4,通过切换控制率对DC-DC变换器进行控制
在DC-DC变换器的状态输出后,通过模数转化器将连续的状态变量x(t)进行采样离散化后,将离散状态变量与参考输出值相比较得到的误差(x(k)-...
【专利技术属性】
技术研发人员:李攀硕,杨洪竞,鲁仁全,周琪,
申请(专利权)人:广东工业大学,
类型:发明
国别省市:广东;44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。