一种基于遗传算法的效率优化电源控制方法技术

一种基于遗传算法的效率优化电源控制方法，基于包括前级Buck‑Boost电路、后级定频LLC调压电路、采样电路、采样放大隔离电路以及以微控制器为控制核心的控制电路构成的控制系统。采样得到系统调节过程中有关效率的评价因素，包括后级输出电压Vo和输出电流Io，前级输入电压Vin和输入电流Iin。遗传算法模块根据评估利用不同计算参数k计算出的控制参数对效率的影响，最终迭代得到最适应于该系统的的计算参数k，使得系统的工作效率达到最优。当系统负载发生变化时系统使用查找表(LUT)记录负载和输出电压对应的LLC拓扑电路中，上下管的开关死区时间。这样在负载切换时，便可以直接查找并读取对应的死区时间。

【技术实现步骤摘要】
一种基于遗传算法的效率优化电源控制方法
本专利技术涉及开关电源的控制，尤其涉及一种基于遗传算法的效率优化电源控制方法。
技术介绍
在开关电源领域，两级变换器正逐渐引起人们的研究兴趣。由于LLC的电路结构简单且工作效率较高，所以吸引了人们的研究兴趣。但是LLC拓扑一个问题就是控制过程复杂。所以两级变换器的结构也成为了人们的研究热点。前级电路通常采用简单易控制的拓扑，后级电路采用LLC结构用以实现高效率。当前级电路使用Buck-Boost拓扑结构时候，其控制通常较为复杂，并且由于电路的各个组件其实际值往往与标称值存在误差，所以需要一种控制方法，能够在被控电路需要高精度的控制参数，然而控制参数又由于器件的标称值与实际值的误差而受到较大影响的情况下，有一定的算法能够弥补这些误差，从而得到最优的控制参数。除此之外，动态响应也是评估开关电源的重要指标。当负载发生变化时，传统的系统往往需要根据输出电压和负载电流经过一定的计算之后才能得到最佳的LLC拓扑电路中最佳的上下管开关死区时间以达到最优的效率。传统的方法的计算通常会耗费很长的时间，在这段时间内LLC的效率较低，MOS管损耗较大，可能会导致系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于遗传算法的效率优化电源控制方法，其特征在于：基于包括前级Buck‑Boost升降压拓扑电路、后级定频LLC调压拓扑电路、采样电路、采样放大隔离电路和以微控制器为核心的控制电路构成的控制系统，利用遗传算法优化开关电源系统的驱动波形的相移来优化电源的工作效率；采样电路采样得到系统调节过程中有关效率的评价因素，包括后级定频LLC调压电路的输出电压Vo和输出电流Io，前级Buck‑Boost升降压拓扑电路的输入电压Vin和输入电流Iin，将上述采样结果通过各自对应的放大隔离电路输出至以微控制器为核心的控制电路，以微控制器为核心的控制电路输出信号控制前级Buck‑Boost升降压拓扑电路中的...

【技术特征摘要】
1.一种基于遗传算法的效率优化电源控制方法，其特征在于：基于包括前级Buck-Boost升降压拓扑电路、后级定频LLC调压拓扑电路、采样电路、采样放大隔离电路和以微控制器为核心的控制电路构成的控制系统，利用遗传算法优化开关电源系统的驱动波形的相移来优化电源的工作效率；采样电路采样得到系统调节过程中有关效率的评价因素，包括后级定频LLC调压电路的输出电压Vo和输出电流Io，前级Buck-Boost升降压拓扑电路的输入电压Vin和输入电流Iin，将上述采样结果通过各自对应的放大隔离电路输出至以微控制器为核心的控制电路，以微控制器为核心的控制电路输出信号控制前级Buck-Boost升降压拓扑电路中的四个开关管S1～S4和后级定频LLC调压拓扑电路的两个开关管S5及S6；采样放大隔离电路中含有四个运算放大器，其中，运算放大器k1对应输出电压Vo采样，运算放大器k1的负端连接输出电压Vo采样输出端，运算放大器k1的正端连接输出地端；运算放大器k2对应输入电压Vin采样，运算放大器k2的负端连接输入电压Vin采样输出端，运算放大器k2的正端连接输入地端；运算放大器k3对应输入电流Iin采样，运算放大器k3的负端连接输入电流Iin采样输出端，运算放大器k3的正端连接输入地端；运算放大器k4对应输出电流Io采样，运算放大器k4的负端连接输出电流Io采样输出端，运算放大器k4的正端连接输出地端；微控制器为控制核心的控制电路包括AD转换模块、定时器模块、遗传算法模块以及脉冲宽度调制发生模块，AD转换模块的输入信号为四个运算放大器k1,k2,k3,k4的输出信号，AD转换模块将转换后的输出电压Vo的值、输入电压Vin的值、输入电流Iin的值和输出电流Io的值输出给遗传算法模块，遗传算法模块根据AD转换模块采集到的值，评估遗传算法过程中所用到的控制公式中的计算参数k的优劣，利用不同的计算参数k计算出的控制参数T、d、x、y、a、b输出给脉冲宽度调制发生模块，通过不断迭代得到适应于系统的最优的计算参数k，最终得到使系统的工作效率达到最优的控制公式中的计算参数k和控制参数T、d、x、y、a、b，脉冲宽度调制发生模块计算输出的占空比信号通过相移控制前级Buck-Boost升降压拓扑电路中的四个开关管S1～S4和后级定频LLC调压拓扑电路的两个开关管S5及S6；；遗传算法过程中所用到的控制公式如式(1)(2)(3)所示，其中包括：控制参数：这里指的是控制板控制整个系统工作所需要对系统板所输出的开关时序，具体为T、d、x、y、a和b；T和d分别代表开关管的开关周期和开关死区时间，x,y,a,b分别代表不同开关管之间相移量的大小；输入变量：指的是由外界所输入的量，即系统板上采样得到的量，具体为前级Buck-Boost电路的输入电流Iin和输入电压Vin，后级LLC电路的输出电流Io和输出电压Vo；计算变量：指的是通过外界输入计算得到的量，具体为前级输出电压Vout、用于遗传算法评估的计算参数k、前级输出电流Iout、效率η、输出负载RL；还包括连接前级桥臂中点和后级桥臂中点的电感值L、开关管的输出电容Coss、后级增益G、最小流过前级桥臂中点和后级桥臂中点的电感电流Imin，Imin<0、电感电流负值变化量ΔI、确定b的计算公式中的的参数m、后级电路效率η0；控制参数T,d,x,y,a,b的计算过程如下公式所示之后求得x，接下来就是需要确定a和b的取值；a的计算公式如下所示：b的计算公式如下所示：其中m的值预设为0.5，在系统实际工作时根据后级电路LLC的电感电流波形再进行调整，其取...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱钦松，谢明枫，宋慧滨，孙伟锋，陆生礼，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32