基于频率响应的PWM变换器模型参数辨识方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于频率响应的PWM变换器模型参数辨识方法及系统，其首先将扰动信号加载在PWM变换器的频率响应数据的测试电路中进行测量，得到PWM变换器的频率响应数据；然后将得到的PWM变换器的频率响应数据导入PWM变换器的基本数学模型中，通过模型辨识算法对PWM变换器的基本数学模型进行模型辨识，得到PWM变换器的基础变换模型；对PWM变换器的基础变换模型进行迭代计算，直至所述基础变换模型与所述频率响应数据的相关系数大于设定阈值，则输出得到PWM变换器的频率响应模型。所述PWM变换器的频率响应模型不需要电路参数参与计算，易于获取，并能够反应出电路中的寄生参数，更准确。更准确。更准确。

【技术实现步骤摘要】
基于频率响应的PWM变换器模型参数辨识方法及系统


[0001]本专利技术涉及PWM变换器
，尤其是涉及一种基于频率响应的PWM变换器模型参数辨识方法及系统。

技术介绍

[0002]PWM变换器是一个带有闭环控制的高阶
‑
离散
‑
非线性
‑
时变系统，经典控制理论不能直接用于分析PWM变换器，不利于PWM变换器的动态特性分析和控制器设计。基于PWM变换器拓扑的开关电源因为其体积小、重量轻等特点得到广泛的应用，但是在通信、能源等领域，对开关电源的动态特性提出严苛的要求；以及GAN、SIC等宽禁带器件的使用，为开关电源的高频化提供了器件基础，因此凭工程设计经验设计的控制器已经不能满足高性能开关电源的要求。虽然已有不少PWM变换器的建模与控制理论的相关研究，但是其建模过程多是基于理想器件，忽略了电感、电容等器件的寄生参数等，也没有考虑数字控制器中的采样延时等问题，所得出的PWM变换器的频率响应模型与实际电路模型相差较大，难以通过该基本数学模型来分析PWM变换器的性能和电路参数；根据该模型设计出来的控制器即便能满足系统的稳定性要求，系统的动态特性也较差。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出一种基于频率响应的PWM变换器模型参数辨识方法及系统，以克服上述技术不足。
[0004]为达到上述技术目的，本专利技术的技术方案第一方面提供一种基于频率响应的PWM变换器模型参数辨识方法，其包括如下步骤：
[0005]将扰动信号加载在PWM变换器的频率响应数据的测试电路中进行测量，得到PWM变换器的频率响应数据；
[0006]将得到的PWM变换器的频率响应数据导入PWM变换器的基本数学模型中，通过模型辨识算法对PWM变换器的基本数学模型进行模型辨识，得到PWM变换器的基础变换模型；
[0007]对PWM变换器的基础变换模型进行迭代计算，直至所述基础变换模型与所述频率响应数据的相关系数大于设定阈值，则输出得到PWM变换器的频率响应模型。
[0008]本专利技术第二方面提供一种基于频率响应的PWM变换器模型参数辨识系统，其包括如下功能模块：
[0009]数据测量模块，用于将扰动信号加载在PWM变换器的频率响应数据的测试电路中进行测量，得到PWM变换器的频率响应数据；
[0010]模型辨识模块，用于将得到的PWM变换器的频率响应数据导入PWM变换器的基本数学模型中，通过模型辨识算法对PWM变换器的基本数学模型进行模型辨识，得到PWM变换器的基础变换模型；
[0011]迭代计算模块，用于对PWM变换器的基础变换模型进行迭代计算，直至所述基础变换模型与所述频率响应数据的相关系数大于设定阈值，则输出得到PWM变换器的频率响应
模型。
[0012]与现有技术相比，本专利技术基于开关电源的实际电路获取开关电源的频率响应数据，并采用模型辨识算法对PWM变换器的基本数学模型进行迭代计算，得出实际工况下PWM变换器的频率响应模型，所述PWM变换器的频率响应模型既能满足系统的稳定性要求，且系统的动态特性较好，克服了传统PWM变换器理论建模的不足，规避PWM变换器的理想化建模过程。
附图说明
[0013]图1是本专利技术实施例所述一种基于频率响应的PWM变换器模型参数辨识方法的流程框图；
[0014]图2是本专利技术实施例所述PWM变换器的频率响应数据的测试电路原理示意图；
[0015]图3是本专利技术实施例所述一种基于频率响应的PWM变换器模型参数辨识方法中的迭代计算流程图；
[0016]图4是某400W降压型开关电源的基本数学模型辨识迭代结果示意图；
[0017]图5是本专利技术实施例所述一种基于频率响应的PWM变换器模型参数辨识系统的模块框图。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0019]针对现有技术中定位网络主机的外网IP存在较大的技术难度的问题，本专利技术提供一种基于频率响应的PWM变换器模型参数辨识方法，如图1所示，其包括如下步骤：
[0020]S1、将扰动信号加载在PWM变换器的频率响应数据的测试电路中进行测量，得到PWM变换器的频率响应数据；
[0021]S2、将得到的PWM变换器的频率响应数据导入PWM变换器的基本数学模型中，通过模型辨识算法对PWM变换器的基本数学模型进行模型辨识，得到PWM变换器的基础变换模型；
[0022]S3、对PWM变换器的基础变换模型进行迭代计算，直至所述基础变换模型与所述频率响应数据的相关系数大于设定阈值，则输出得到PWM变换器的频率响应模型。
[0023]如图2所示，图2为PWM变换器的频率响应数据的测试电路，其中V
in
为PWM变换器的输入电压，V
out
为PWM变换器的输出电压，d为PWM变换器的占空比(控制信号)，为加入在PWM变换器的占空比上的扰动信号，为输出电压的扰动信号。
[0024]当PWM变换器稳定运行时，将扰动信号耦合加载在PWM变换器的频率响应数据的测试电路的控制信号上，共同输入给PWM变换器的控制端口，通过解耦得到输出电压中的扰动信号根据扰动信号与扰动信号得到PWM变换器的频率响应数据。具体如表1所示，通过扫频的方式得到每个频率点下比值的数据表格。
[0025]表1为某400W降压型开关电源通过上述方法测得的控制到输出电压的频率响应数据：
[0026][0027][0028]表1
[0029]上述过程中，通过磁隔离的方法，将控制的扰动信号耦合进有效的控制信号中，以及将输出电压信号与电压扰动信号进行解耦分离，实现扰动信号与PWM变换器正常工作时的有用信号实现隔离和解耦。
[0030]同时，为了缩短测量的时间和保证PWM变换器的稳定性，加载在控制信号上的扰动信号的幅值要小(通常为0.01V)，且扰动信号的频率大于100HZ，小于PWM变换器的开关频率fs的一半，因此该扰动信号的频率范围一般为
[0031]所述模型辨识是一种基于输入输出数据以找到一个与所测系统等价的模型，在本专利技术中，基于的输入输出数据为开关电源的控制到输出电压的频率响应数据，期待找到的系统等价模型为控制到输出电压的传递函数；具体的，本专利技术采用最小二乘法的进行基本数学模型辨识。
[0032]首先设置一PWM变换器的控制到输出电压的基本数学模型，所述PWM变换器的基本数学模型采用零、极点的描述方式表示；其中i表示零点的个数，j表示极点的个数。本专利技术中，认定所述基本数学模型sys与开关电源的基本数学模型是等价的，公式如下：
[0033][0034]其中，b
i
是第i个零点在频率响应曲线上的位置参数，a
j
是第j个极点在频率响应曲线上的位置参数，是数学模型sy本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于频率响应的PWM变换器模型参数辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：将扰动信号加载在PWM变换器的频率响应数据的测试电路中进行测量，得到PWM变换器的频率响应数据；将得到的PWM变换器的频率响应数据导入PWM变换器的基本数学模型中，通过模型辨识算法对PWM变换器的基本数学模型进行模型辨识，得到PWM变换器的基础变换模型；对PWM变换器的基础变换模型进行迭代计算，直至所述基础变换模型与所述频率响应数据的相关系数大于设定阈值，则输出得到PWM变换器的频率响应模型。2.根据权利要求1所述基于频率响应的PWM变换器模型参数辨识方法，其特征在于，所述将扰动信号加载在PWM变换器的频率响应数据的测试电路中进行测量，得到PWM变换器的频率响应数据；包括如下内容：在PWM变换器稳定运行时，将扰动信号耦合加载在PWM变换器的频率响应数据的测试电路的控制信号上，共同输入给PWM变换器的控制端口，通过解耦得到输出电压中的扰动信号根据扰动信号与扰动信号得到PWM变换器的频率响应数据。3.根据权利要求2所述基于频率响应的PWM变换器模型参数辨识方法，其特征在于，通过磁隔离的方法，将控制的扰动信号耦合进有效的控制信号中，以及将输出电压信号与电压扰动信号进行解耦分离。4.根据权利要求2所述基于频率响应的PWM变换器模型参数辨识方法，其特征在于，加载在所述控制信号上的扰动信号的频率大于100HZ，小于PWM变换器的开关频率fs的一半。5.根据权利要求1所述基于频率响应的PWM变换器模型参数辨识方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾定军，王震，彭琪，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零九研究所，
类型：发明
国别省市：