一种直流斩波电路控制系统、方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种直流斩波电路控制系统、方法及装置，包括：直流斩波电路及其对应的控制器；所述直流斩波电路对应的控制器，用于根据直流斩波电路的输入电压、电感电流和输出电压控制直流斩波电路中的功率开关管；本发明专利技术提供的技术方案，为了解决单周期控制没有良好抗负载扰动特性的问题，加入输出反馈环节，把输入输出反馈耦合进控制环节，使其不仅能抗输入扰动更能抗输出侧负载扰动，从而具有良好的控制性能。

【技术实现步骤摘要】
一种直流斩波电路控制系统、方法及装置
本专利技术涉及电力电子变流领域，具体涉及一种直流斩波电路控制系统、方法及装置。
技术介绍
新能源系统存在输出电压大范围的波动问题，问了解决这一问题对DC-DC变换器控制策略的输入干扰抑制能力提出了更为苛刻的要求，通常，DC-DC变换器的控制方法采用PID进行控制，但是由于变换器的非线性特征使得单纯的PID方法很难准确的实施控制。由此诸多非线性控制方法被人们提出并应用与DC-DC变换器的控制策略当中。比如单周期控制，模糊控制，滑膜变结构控制，专家控制以及神经网络控制等，在这些控制策略的基础上又衍生出诸多与PID相结合甚至多个非线性控制策略的结合。单周期控制利用开关变换器的非线性特征会让脉冲特征，较好的实现了电流平均值和脉冲电压得到即时控制，具有鲁棒性好、瞬态响应快、输入抑制能力强等特点。但是单周期控制也存在缺陷，现有的单周期控制可以对开关变量的平均值即时控制具有良好的输入抗扰能力，但是因为没有输出反馈，无法做到对负载扰动的即时控制。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术加入输出反馈环节，把输入输出反馈耦合进控制环节，使其不仅能抗输入扰动更能抗输出侧负载扰动，从而具有良好的控制性能。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：一种直流斩波电路控制系统，其改进之处在于，所述系统包括：直流斩波电路及其对应的控制器；所述直流斩波电路对应的控制器，用于根据直流斩波电路的输入电压、电感电流和输出电压控制直流斩波电路中的功率开关管。>优选的，所述直流斩波电路包括：Buck电路、Boost电路、Buck-Boost电路、Cuk电路、Sepic电路或Zeta电路。进一步的，所述Buck电路包括：可充放电直流电压源、功率开关管、续流二极管、电感、电容、电容等效电阻和负载；所述可充放电直流电压源、续流二极管、串联的电容和电容等效电阻、负载依次并联；所述可充放电直流电压源与续流二极管间连接有所述功率开关管；所述续流二极管与串联的电容和电容等效电阻间连接有所述电感。优选的，所述直流斩波电路对应的控制器包括：跨导放大器GM2、跨导放大器GM1、加法器SUM2、加法器SUM1、积分器INT、乘法器MUX1、乘法器MUX2、驱动器DR、SR触发器、比较器CMP、脉冲发生器CLK和误差放大器EA；所述跨导放大器GM2的输入为直流斩波电路的输入电压；所述跨导放大器GM1的输入为加法器SUM1的输出信号；所述加法器SUM2的输入为跨导放大器GM2的输出信号和跨导放大器GM1的输出信号；所述加法器SUM1的输入为乘法器MUX1的输出信号和乘法器MUX2的输出信号；所述积分器INT的输入为SR触发器端的输出信号和加法器SUM2的输出信号；所述乘法器MUX1的输入为直流斩波电路的电感电流；所述乘法器MUX2的输入为直流斩波电路的输出电压；所述驱动器DR的输入为SR触发器Q端的输出信号，所述驱动器DR的输出信号用于控制所述直流斩波电路中的功率开关管；所述SR触发器S端的输入为比较器CMP的输出信号；所述SR触发器R端的输入为脉冲发生器CLK的输出信号；所述比较器CMP的输入为积分器INT的输出信号和误差放大器EA的输出信号；所述误差放大器EA的输入为直流斩波电路的输出电压和基准电压。一种直流斩波电路控制方法，其改进之处在于，所述方法包括：获取直流斩波电路的输入电压、电感电流和输出电压；根据直流斩波电路的输入电压、电感电流和输出电压控制直流斩波电路中的功率开关管。优选的，所述根据直流斩波电路的输入电压、电感电流和输出电压控制直流斩波电路中的功率开关管，包括：将直流斩波电路的电感电流经乘法器MUX1的输出信号V1；将直流斩波电路的输出电压经乘法器MUX2的输出信号V2；将信号V1和信号V2经加法器SUM1做和输出信号V；将信号V经过跨导放大器GM1输出信号I1；将直流斩波电路的输入电压经跨导放大器GM2输出信号I2；将信号I1和信号I2经加法器SUM2做和输出信号I；将信号I经过积分器INT对时间进行积分后输出信号Vint；将直流斩波电路的输出电压和参考电压的差值经过误差放大器EA放大输出信号Ve；将信号Vint与信号Ve分别作为比较器CMP的同反相输入，利用比较器CMP的输出控制SR触发器复位；其中，周期开始时CLK使SR触发器置位，驱动器DR使得功率开关管Q1导通，积分器INT对其输入信号积分，当积分器INT输出信号Vint与信号Ve相等时，比较器CMP的输出使SR触发器复位，驱动器DR使得功率开关管Q1关断，积分器INT复位到零。一种直流斩波电路控制装置，其改进之处在于，所述装置包括：获取单元，用于获取直流斩波电路的输入电压、电感电流和输出电压；控制单元，用于根据直流斩波电路的输入电压、电感电流和输出电压控制直流斩波电路中的功率开关管。优选的，所述控制单元用于：将直流斩波电路的电感电流经乘法器MUX1的输出信号V1；将直流斩波电路的输出电压经乘法器MUX2的输出信号V2；将信号V1和信号V2经加法器SUM1做和输出信号V；将信号V经过跨导放大器GM1输出信号I1；将直流斩波电路的输入电压经跨导放大器GM2输出信号I2；将信号I1和信号I2经加法器SUM2做和输出信号I；将信号I经过积分器INT对时间进行积分后输出信号Vint；将直流斩波电路的输出电压和参考电压的差值经过误差放大器EA放大输出信号Ve；将信号Vint与信号Ve分别作为比较器CMP的同反相输入，利用比较器CMP的输出控制SR触发器复位；其中，周期开始时CLK使SR触发器置位，驱动器DR使得功率开关管Q1导通，积分器INT对其输入信号积分，当积分器INT输出信号Vint与信号Ve相等时，比较器CMP的输出使SR触发器复位，驱动器DR使得功率开关管Q1关断，积分器INT复位到零。与最接近的现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术为了解决单周期控制没有良好抗负载扰动特性的问题，提供了一种直流斩波电路控制系统、方法及装置，该方案可以根据直流斩波电路的输入电压、电感电流和输出电压控制直流斩波电路中的功率开关管，将输入电压、电感电流以及输出电压相组合作为积分器的输入，不仅可以跟踪输入同时可以跟踪输出，同时外环将输出与参考电压的误差放大与积分器输出作比较可以进一步的减小误差。附图说明图1是提供一种直流斩波电路控制系统控制原理图；图2是提供一种直流斩波电路控制方法流程图；图3是提供一种直流斩波电路控制装置结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流斩波电路控制系统，其特征在于，所述系统包括：直流斩波电路及其对应的控制器；/n所述直流斩波电路对应的控制器，用于根据直流斩波电路的输入电压、电感电流和输出电压控制直流斩波电路中的功率开关管。/n

【技术特征摘要】
1.一种直流斩波电路控制系统，其特征在于，所述系统包括：直流斩波电路及其对应的控制器；
所述直流斩波电路对应的控制器，用于根据直流斩波电路的输入电压、电感电流和输出电压控制直流斩波电路中的功率开关管。


2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述直流斩波电路包括：Buck电路、Boost电路、Buck-Boost电路、Cuk电路、Sepic电路或Zeta电路。


3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述Buck电路包括：可充放电直流电压源、功率开关管、续流二极管、电感、电容、电容等效电阻和负载；
所述可充放电直流电压源、续流二极管、串联的电容和电容等效电阻、负载依次并联；
所述可充放电直流电压源与续流二极管间连接有所述功率开关管；
所述续流二极管与串联的电容和电容等效电阻间连接有所述电感。


4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述直流斩波电路对应的控制器包括：跨导放大器GM2、跨导放大器GM1、加法器SUM2、加法器SUM1、积分器INT、乘法器MUX1、乘法器MUX2、驱动器DR、SR触发器、比较器CMP、脉冲发生器CLK和误差放大器EA；
所述跨导放大器GM2的输入为直流斩波电路的输入电压；
所述跨导放大器GM1的输入为加法器SUM1的输出信号；
所述加法器SUM2的输入为跨导放大器GM2的输出信号和跨导放大器GM1的输出信号；
所述加法器SUM1的输入为乘法器MUX1的输出信号和乘法器MUX2的输出信号；
所述积分器INT的输入为SR触发器端的输出信号和加法器SUM2的输出信号；
所述乘法器MUX1的输入为直流斩波电路的电感电流；
所述乘法器MUX2的输入为直流斩波电路的输出电压；
所述驱动器DR的输入为SR触发器Q端的输出信号，所述驱动器DR的输出信号用于控制所述直流斩波电路中的功率开关管；
所述SR触发器S端的输入为比较器CMP的输出信号；
所述SR触发器R端的输入为脉冲发生器CLK的输出信号；
所述比较器CMP的输入为积分器INT的输出信号和误差放大器EA的输出信号；
所述误差放大器EA的输入为直流斩波电路的输出电压和基准电压。


5.一种直流斩波电路控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取直流斩波电路的输入电压、电感电流和输出电压；
根据直流斩波电路的输入电压、电感电流和输出电压控制直流斩波电路中的功率开关管。


6.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鸣，盛万兴，宋振浩，郑楠，吕志鹏，孙丽敬，李蕊，徐斌，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11