一种数字化控制功率变换器的自适应斜率补偿方法技术

本发明专利技术提供了一种数字化控制功率变换器的自适应斜率补偿方法，用于处理电压纹波得最终补偿斜率反馈回功率电路中，包括以下步骤：步骤1，输入电压纹波得驱动控制电路的控制信号；步骤2，检测控制信号得到N周期关断时间，并由此构造N时间队列；步骤3，在N时间队列的关断时间中选取其中最大最小值来计算频率抖动幅度；步骤4，根据频率抖动幅度T

【技术实现步骤摘要】
一种数字化控制功率变换器的自适应斜率补偿方法
本专利技术涉及一种数字化控制功率变换器的自适应斜率补偿方法，用于解决功率变换器在稳态状态下要求输出纹波小导致的控制系统频率抖动的问题。
技术介绍
随着高性能的微处理器尤其是DSP数字控制器的不断发展，数字化控制功率变换器的应用日益广泛，针对传统模拟控制器的局限性，采用的数字控制器有系统构成简单、可靠性高、灵活性强、兼容性好和易于实时监控的特点。随着电子信息技术和互联网的发展，计算机等电子设备的微处理器对微处理器等负载的供电系统提出了新的要求：更低的输出电压；更大的输出电流；极快速的动态响应能力。虽然相比于，基于纹波反馈的变频调制技术具有轻载效率高、动态响应性能好等优点。然而频率抖动对功率变换器起到干扰作用并且加剧了系统的电磁兼容等问题，传统的电压控制模式和电流模式采用的提高补偿斜率的方法有降低灵敏度并且降低动态响应速度的缺点，在稳态工作状态下传统功率变换器的控制系统仍然存在无法解决低输出电压纹波和快动态响应能力的平衡问题、功率变换器的控制系统对噪声非常敏感等问题。
技术实现思路
本专利技术为解决上述问题而进行，提供一种数字化控制功率变换器的自适应斜率补偿方法能够在保证有效限制频率抖动的情况下最大限度提高系统性能，具体采用了技术方案如下：本专利技术提供了一种数字化控制功率变换器的自适应斜率补偿方法，用于对输入变换器中功率电路的电压纹波进行处理生成相应的最终补偿斜率，并反馈到功率电路中，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，输入电压纹波得到用于驱动并控制功率电路的控制信号；步骤2，检测控制信号，得到该控制信号的N周期关断时间，根据该N周期关断时间构造N时间队列；步骤3，通过在N时间队列的关断时间中选取的最大关断时间和最小关断时间，来计算频率抖动幅度TJitter；步骤4，根据频率抖动幅度TJitter和预先设定的参考频率抖动幅度值Tset进行斜率闭环调节从而得到最终补偿斜率Sc，并将该最终补偿斜率Sc对功率电路进行斜率补偿。根据本专利技术提供的数字化控制功率变换器的自适应斜率补偿方法，还可以具有这样的技术特征，其特征在于，其中，斜率闭环调节为将限定的补偿斜率变化量ΔS逐周期叠加在上一关断时间补偿斜率信号上得到的限定的最终补偿斜率值Sc。根据本专利技术提供的数字化控制功率变换器的自适应斜率补偿方法，还可以具有这样的技术特征，其特征在于，其中，斜率闭环调节采用的方法为闭环控制算法、扰动观察法、Fuzzy模糊控制算法以及精神网络控制算法中的任意一个。根据本专利技术提供的数字化控制功率变换器的自适应斜率补偿方法，还可以具有这样的技术特征，其特征在于，其中，步骤4中包含以下子步骤：步骤4-1，通过频率抖动幅度TJitter和参考频率抖动幅度值Tset的差值Ek经内部数字调节处理得到补偿斜率；步骤4-2，根据预先设定的补偿斜率的上下限从而求得补偿斜率变化量ΔS并进行斜率闭环调节；步骤4-3，将由电压纹波计算得到的频率抖动幅度TJitter与参考频率抖动幅度值Tset比较，并通过调节补偿斜率得到最终补偿斜率Sc。专利技术作用与效果根据本专利技术提出的一种数字化控制功率变换器的自适应斜率补偿方法，先检测处理控制信号得到该开关的N时间队列，由此选取出最大最小关断时间并计算频率抖动幅度并将得到的频率抖动幅度和预先设定的参考频率抖动幅度值Tset通过内部数字处理得到补偿斜率的上下限，将由补偿斜率的上下限得到的补偿斜率变化量ΔS进行斜率闭环调节，将由功率电路输出的电压纹波计算得到的频率抖动幅度TJitter与参考频率抖动幅度值Tset比较并调节斜率补偿得相应的最终补偿斜率Sc，最后将Sc输出回到功率电路中，从而实现对于输出的电压纹波的处理。因此本专利技术提供的数字化控制功率变换器的自适应斜率补偿方法能在系统运行过程中自动调节补偿斜率达到最优值，使得采用的补偿斜率能够使数值化控制功率变换器在所有限制频率抖动的工作条件下既不受到干扰也保持相应较高的动态响应速度从而最大限度提高系统性能。附图说明图1是本专利技术实施例中的自适应补偿方法的框架图；图2是本专利技术实施例中的基于频率抖动闭环的补偿斜率自适应控制方法的框架图；图3是本专利技术实施例中的基于频率抖动闭环的补偿斜率自适应补偿方法的流程图；图4是本专利技术实施例中的基于频率抖动闭环的补偿斜率自适应控制程序的流程图；图5是本专利技术实施例中实验样机所设置的参数；图6是本专利技术实施例中的负载突变过程中，自适应补偿方法的斜率闭环控制波形图；以及图7是本专利技术实施例中的稳态时，自适应补偿方法的斜率闭环控制波形图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本专利技术的数字化控制功率变换器的自适应斜率补偿方法作具体阐述。<实施例>针对本专利技术的数字化控制功率变换器的自适应斜率补偿方法，本实施例为通过限制恒定导通时间来控制Buck变换器频率抖动的斜率自适应补偿方案。本实施例在满足频率抖动限定条件下选取最优补偿斜率，从而减少斜率补偿对COT模式的快速响应能力和输出直流偏置的影响。数字化控制功率变换器是在传统的功率变换器添加自适应补偿方法得到的。其中，COT为功率变换器的缩称。图1是本专利技术实施例中的自适应补偿方法的框架图。如图1所示，数字化控制功率变换器主要分为变频控制部分和自适应补偿部分。其中，变频控制模块为通过将输入的电压纹波反馈给变频控制器并通过开关信号反馈给功率电路驱动，数字化控制功率变换器包含各种变换器拓扑结构及变频控制方法。数字化控制功率变换器的拓扑结构有降压变换器、升压变换器等。变频控制方法有恒定导通时间控制、恒定关断时间控制和滞环控制等。自适应补偿方法为首先由反馈变量检测方法或算法检测到变频控制环路中的反馈变量的变化，在通过自适应补偿算法或补偿电路处理反馈变量的变化量得到相应的控制变量，最后通过控制变量对系统参数中的开关信号进行自适应补偿。图2是本专利技术实施例中的基于频率抖动闭环的补偿斜率自适应控制方法的框架图。如图2所示，控制方法采用数字化控制，利用DSP数字控制器可以简化反馈环路设计并易于实现对控制信号的检测和对补偿斜率的计算。图3是本专利技术实施例中的基于频率抖动闭环的补偿斜率自适应补偿方法的流程图。如图3所示，一种数字化控制功率变换器的自适应斜率补偿方法的流程包含步骤1至步骤6，具体包含如下步骤1至步骤6。步骤1，输入电压纹波得到用于驱动并控制功率电路的控制信号。步骤2，检测控制信号，得到该控制信号的N周期关断时间，根据该N周期关断时间构造N时间队列。其中，周期关断时间为以当前开关导通结束的时刻为开关的开始时刻，下一次开关导通开始的时刻为开关的结束时刻所构成的时间段，由第一个周期的关断时间到第N个周期的关断时间所组成的时间队伍为N时间队列。步骤3，通过在N时间队列的关断时间中选取的最大关断时间和最小关断时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字化控制功率变换器的自适应斜率补偿方法，用于根据输入变换器中功率电路的电压纹波进行闭环调节从而得到最终补偿斜率并将所述最终补偿斜率反馈到所述功率电路进行斜率补偿，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，输入所述电压纹波得到用于驱动并控制所述功率电路的控制信号；/n步骤2，检测所述控制信号，得到该控制信号的N周期关断时间，根据该N周期关断时间构造N时间队列；/n步骤3，在所述N时间队列的所述关断时间中选取的最大关断时间和最小关断时间，来计算频率抖动幅度T

【技术特征摘要】
1.一种数字化控制功率变换器的自适应斜率补偿方法，用于根据输入变换器中功率电路的电压纹波进行闭环调节从而得到最终补偿斜率并将所述最终补偿斜率反馈到所述功率电路进行斜率补偿，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，输入所述电压纹波得到用于驱动并控制所述功率电路的控制信号；
步骤2，检测所述控制信号，得到该控制信号的N周期关断时间，根据该N周期关断时间构造N时间队列；
步骤3，在所述N时间队列的所述关断时间中选取的最大关断时间和最小关断时间，来计算频率抖动幅度TJitter；
步骤4，根据所述频率抖动幅度TJitter和预先设定的参考频率抖动幅度值Tset进行斜率闭环调节从而得到最终补偿斜率Sc，并将该最终补偿斜率Sc对所述功率电路进行斜率补偿。


2.根据权利要求1所述的数字化控制功率变换器的自适应斜率补偿方法，其特征在于：
其中，所述斜率闭环调节为将限定的所述补偿斜率变化量ΔS...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱挺，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31