一种Buck变换器输出直流电压抗负载扰动控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种Buck变换器输出直流电压抗负载扰动控制系统，根据Buck变换器的输出电感电流判断Buck变换器是处于空载还是带载状态，若负载为空载状态，Buck变换器工作在单电压环控制模式，若负载为带载状态，Buck变换器工作在电压电流双环控制模式，在输出负载功率发生阶跃跳变，输出电压跌落量或骤升量超过检测阈值，Buck变换器由单电压环或电压电流双闭环控制模式切换为输入电压前馈控制模式，通过输入电压前馈改变开关管的占空比，从而提前调节输出直流电压Uo，有效抑制输出电压的波动。本发明专利技术所述的控制系统计算简单，易于实现，不需要额外增加硬件检测和逻辑电路，在提高Buck变换器瞬态响应能力的同时，节约了成本，提升了可靠性。

An output DC voltage anti load disturbance control system for Buck Converter

【技术实现步骤摘要】
一种Buck变换器输出直流电压抗负载扰动控制系统
本专利技术涉及Buck变换器
，具体是一种Buck变换器输出直流电压抗负载扰动控制系统。
技术介绍
Buck变换器主要用于直流到直流的降压转换，其控制策略主要分为单电压环控制和电压外环电流内环双环控制。与单电压环控制方式相比，电压外环电流内环双环控制策略的瞬态响应速度更快，这也是大多数Buck变换器在负载切换频繁时选用双环控制模式的原因。电流内环控制又分为峰值电流控制和平均电流控制两种，平均电流控制选取主电路电感电流作为电流内环的反馈信号，峰值电流控制选取功率开关管电流作为电流反馈信号，平均电流控制目前在数字电源领域得到广泛应用，基于平均电流控制的Buck变换器的双闭环控制系统如图1所示，该控制方法的基本思想是将电压给定Uref与输出直流电压Uo瞬时反馈值进行比较，生成的误差信号经过电压环控制器Gv得到的控制量作为电流内环的给定值Iref，Iref与电感电流IL瞬时反馈值作差，经电流环控制器Gi调制，输出的调制信号与三角载波信号交截获得PWM脉冲的占空比信号，驱动功率开关管。电压环和电流环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Buck变换器输出直流电压抗负载扰动控制系统，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、判断Buck变换器当前的工作模式，若Buck变换器当前工作模式为电压电流双环控制模式，则跳转至步骤2；若Buck变换器当前工作模式为单电压环控制模式，则跳转至步骤4；/n步骤2、根据Buck变换器的输出电感电流判断Buck变换器是否处于空载状态，若负载状态为空载，则执行步骤3；/n步骤3、Buck变换器由电压电流双环控制模式切换到单电压环控制模式，并返回步骤1；/n步骤4、根据Buck变换器的输出电感电流判断Buck变换器当前是否处于带载状态，若处于带载状态，则执行步骤5；/n步骤5、Buck变换器由单...

【技术特征摘要】
1.一种Buck变换器输出直流电压抗负载扰动控制系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、判断Buck变换器当前的工作模式，若Buck变换器当前工作模式为电压电流双环控制模式，则跳转至步骤2；若Buck变换器当前工作模式为单电压环控制模式，则跳转至步骤4；
步骤2、根据Buck变换器的输出电感电流判断Buck变换器是否处于空载状态，若负载状态为空载，则执行步骤3；
步骤3、Buck变换器由电压电流双环控制模式切换到单电压环控制模式，并返回步骤1；
步骤4、根据Buck变换器的输出电感电流判断Buck变换器当前是否处于带载状态，若处于带载状态，则执行步骤5；
步骤5、Buck变换器由单电压环控制模式切换到电压电流双环控制模式，并返回步骤1；
其中，所述步骤3、步骤5中的Buck控制模式切换过程中抑制输出直流电压瞬间跌落或瞬间聚升。


2.根据权利要求1所述的一种Buck变换器输出直流电压抗负载扰动控制系统，其特征在于，所述步骤2中判断Buck处于空载的方法为：当Buck变换器的输出电感电流IL在连续5000个采样周期内满足：IL<0.01Ied(Ied是Buck变换器的额定输出电流)，判断Buck变换器处于空载运行状态。


3.根据权利要求1所述的一种Buck变换器输出直流电压抗负载扰动控制系统，其特征在于，所述Buck变换器由电压电流双环控制模式切换到单电压环控制模式，Buck变换器电流环PI调节器当前积分输出赋值给电压环PI调节器的积分输出，作为电压环在下一个采样周期积分调节的前馈量，实现电压电流双环控制模式向单电压环控制模式的平滑切换。


4.根据权利要求1所述的一种Buck变换器输出直流电压抗负载扰动控制系统，其特征在于，所述步骤4中判断Buck处于带载的方法为：对Buck控制器的输出电感电流IL采用分段式反时限的判断方式，即根据电感电流IL实时采样值的变化范围划分四个区间，每个区间设定不同的判断时间，判断时间
其中，n＝1,2,3,4，Ied是Buck变换器的额定输出电流；Iprotectn是分段保护值；tn是采样周期的个数，1<tn<200，当Buck变换器的输出电感电流IL在连续tn个采样周期内满足相应的判断条件，判断Buck变换器处于带载运行状态。


5.根据权利要求1所述的一种Buck变换器输出直流电压抗负载扰动控制系统，其特征在于，所述Buck变换器由单电压环控制模式切换到电压电流双环控制模式，Buck变换器电压环PI调节器当前积分输出赋值给电流环PI调节器的积分输出，然后将当前的输出电感电流IL赋值给Buck变换器电压环PI调节器的积分输出，作为电压环与电流环在下一个采样周期积分调节的前馈量，实现单电压环控制模式向电压电流双环控制模式的平滑切换。


6.根据权利要求1所述的一种Buck变换器输出直流电压抗负载扰动控制系统，其特征在于，所述Buck控制器控制状态变化过程中抑制输出直流电压瞬时跌落的方法包括以下步骤：
步骤6.1、Buck变换器正常启动后，以单电压环或电压电流双闭环控制模式运行。
步骤6.2、当Buck变换器输出直流电压Uo的检测跌落值ΔU1大于设定的判断阈值时，
Buck变换器由单电压环或电压电流双闭环控制模式切换为输入电压前馈控制模式；
步骤6.3、计算Buck变换器切换到输入电压前馈控制模式后的功率开关驱动的占空比，所述功率开关占空比计算公式为：



其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成悦，马兰新，罗四平，吴玉良，段飞云，
申请(专利权)人：合肥同智机电控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34