一种多模式判别的Buck-Boost变换装置及其控制方法制造方法及图纸

一种多模式判别的Buck

【技术实现步骤摘要】
一种多模式判别的Buck
‑
Boost变换装置及其控制方法


[0001]本专利技术属于电子设计
，具体涉及一种多模式判别的Buck
‑
Boost变换装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]DC
‑
DC变换器是实现电气系统电能变换和传输的重要设备，具有加速平稳、响应速度快的特点。通常DC
‑
DC变换器在满载时，工作于完全电感供能模式(CISM)，当系统输出负载从满载变到空载的过程中，系统的工作模式将会发生相应的变化，可能进入不完全电感供能模式(IISM)。DC
‑
DC变换器目前在应用过程中，以Buck
‑
Boost较为常见，采用该种结构的变换器能够充分适应电力系统及工业领域、民用领域等多个方面的应用需求，但具体使用环境下，Buck
‑
Boost变换器负载变化将对其性能造成极大影响，很难在大负载变化范围内稳定工作，限制其应用情况。专利申请CN103199698A提供了一种Buck
‑
Boost变换器的混杂控制方法，建立Buck
‑
Boost变换器的混杂自动机模型；计算混杂控制方法的边界条件，并判断Buck
‑
Boost变换器的具体工作模式；根据状态变量与边界条件的比较结果，由DSP输出主电路开关管的控制信号，驱动主电路工作；该专利技术能够将控制问题简化为边界计算和选择问题，使Buck
‑
Boost变换器在大负载变化围内均能正常工作，具有算法简单和稳态精度高的特点，但是该控制策略在负载变化时没有考虑电感安秒平衡和电容充放电平衡，存在电路可能产生超调的问题。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种多模式判别的Buck
‑
Boost变换装置及其控制方法，分析DC
‑
DC变换器的工作过程及其工作模式，针对完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM)分别提出了控制策略，系统自动判别负载变化情况并采取对应的控制方法，实现对输出电压的快速调节，使其始终稳定在期望值，解决负载变化对变换器性能造成的影响。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一种多模式判别的Buck
‑
Boost变换装置，包括Buck
‑
Boost变换器1，所述Buck
‑
Boost变换器1的信息输出端连接采样电路2的多路信息输入端，采样电路2的采集信息输出端连接判别电路3的信息处理输入端，判别电路3的状态判定信息输出端连接控制电路4的工作状态信息输入端，控制电路4的脉冲波形输出端连接Buck
‑
Boost变换器1的开关；
[0006]所述的Buck
‑
Boost变换器1的输出信息包括输入电压、电感电流、输出电流及输出电压。
[0007]所述的采样电路2包括分压电阻和霍尔电流传感器，分压电阻采集Buck
‑
Boost变换器1的输入、输出电压，霍尔电流传感器采集Buck
‑
Boost变换器1的电感电流和输出电流，分压电阻和霍尔电流传感器将采样到的多路信息发送至判别电路3。
[0008]所述的判别电路3包括串联的延迟器、求和电路、取绝对值电路和比较器组成；其
中，延迟器保持前一时刻的平均电感电流，求和电路对前后两个时刻的平均电感电流I
L2
、I
L1
做差运算并取其绝对值；比较器将绝对值和设置的滞环宽度ΔI作比较，判断负载电流是否发生变化；对采集信息进行处理，自动识别输出负载是否发生变化，判定Buck
‑
Boost变换器1的工作状态；发生变化，则判别电路3工作在暂态，否则，判别电路3工作在稳态；并将对应的工作状态发送至控制电路4。
[0009]所述的控制电路4采用控制策略选择器，依据Buck
‑
Boost变换器1的工作状态，输出脉冲波形PWM。
[0010]一种多模式判别的Buck
‑
Boost变换装置的控制方法，具体包括以下步骤：
[0011]1)采样电路2对Buck
‑
Boost变换器1的输入、输出电压，电感电流和输出电流采样；
[0012]2)采样电路2将采样信息送入判别电路3，根据Buck
‑
Boost变换器1的工作原理，推导出实时平均电感电流其中，V
e
为额定输入电压，V
i
为输入电压，R
L
为负载电阻；
[0013]3)判别电路3中延迟器保持前一时刻的平均电感电流，求和器对前后两个时刻的平均电感电流I
L2
、I
L1
做差运算并取其绝对值，比较器将绝对值和设置的滞环宽度ΔI作比较，判断负载电流是否发生变化；当|I
L2
‑
I
L1
|>ΔI，则负载发生变化，电路工作在暂态，并判别负载电流增大或减少，工作在完全电感供能模式(CISM)或不完全电感供能模式(IISM)，当|I
L2
‑
I
L1
|≤ΔI，则负载未发生变化，电路工作在稳态；
[0014]4)稳态电路工作在CISM，采用传统的滞环电流控制策略，输出频率、占空比固定的PWM；暂态根据负载变化情况，即负载电流增大或减少，采取对应的控制策略，输出频率、占空比可变的PWM，控制开关动作。
[0015]所述步骤2)中推导出实时平均电感电流I
L
(t)的方法为：
[0016]S1 Buck
‑
Boost变换器工作于CCM时，实时平均输入电流为
[0017][0018]V
e
为额定输入电压，D
y
为占空比，V
i
为输入电压,I
o
为平均输出电流；
[0019]S2变换器输入电流不连续，平均电感电流为
[0020][0021]S3变换器输入电压、输出电压之间存在关系
[0022][0023]S4实时平均电感电流I
L
(t)为
[0024][0025]所述的步骤3)中判断负载电流增大或减小及工作模式在CISM或IISM，具体步骤为：
[0026]S1当I
L2
‑
I
L1
>ΔI，则负载电流减少，当I
L1
‑
I
L2
>ΔI，则负载电流增加；
[0027]S2暂态过程中Buck
‑
Boost变换器1电感电流最小值为0时，电路工作在IISM，Buck
‑
Boost本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模式判别的Buck
‑
Boost变换装置，包括Buck
‑
Boost变换器(1)，其特征在于：所述Buck
‑
Boost变换器(1)的信息输出端连接采样电路(2)的多路信息输入端，采样电路(2)的采集信息输出端连接判别电路(3)的信息处理输入端，判别电路(3)的状态判定信息输出端连接控制电路(4)的工作状态信息输入端，控制电路(4)的脉冲波形输出端连接Buck
‑
Boost变换器(1)的开关；所述的Buck
‑
Boost变换器(1)的输出信息包括输入电压、电感电流、输出电流及输出电压。2.根据权利要求1所述的一种多模式判别的Buck
‑
Boost变换装置，其特征在于：所述的采样电路(2)包括分压电阻和霍尔电流传感器，分压电阻采集Buck
‑
Boost变换器(1)的输入、输出电压，霍尔电流传感器采集Buck
‑
Boost变换器(1)的电感电流和输出电流，分压电阻和霍尔电流传感器将采样到的多路信息发送至判别电路(3)。3.根据权利要求1所述的一种多模式判别的Buck
‑
Boost变换装置，其特征在于：所述的判别电路(3)包括串联的延迟器、求和电路、取绝对值电路和比较器；其中延迟器保持前一时刻的平均电感电流，求和电路对前后两个时刻的平均电感电流I
L2
、I
L1
做差运算并取其绝对值；比较器将绝对值和设置的滞环宽度ΔI作比较，判断负载电流是否发生变化；对采集信息进行处理，自动识别输出负载是否发生变化，判定Buck
‑
Boost变换器(1)的工作状态；发生变化，则判别电路(3)工作在暂态，否则，判别电路(3)工作在稳态；并将对应的工作状态发送至控制电路(4)。4.根据权利要求1所述的一种多模式判别的Buck
‑
Boost变换装置，其特征在于：所述的控制电路(4)采用控制策略选择器，依据Buck
‑
Boost变换器(1)的工作状态，输出脉冲波形PWM。5.基于权利要求1至4任意一种多模式判别的Buck
‑
Boost变换装置的控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：1)采样电路(2)对Buck
‑
Boost变换器(1)的输入、输出电压，电感电流和输出电流采样；2)采样电路(2)将采样信息送入判别电路(3)，根据Buck
‑
Boost变换器(1)的工作原理，推导出实时平均电感电流其中，V
e
为额定输入电压，V
i
为输入电压，R
L
为负载电阻；3)判别电路(3)中的延迟器保持前一时刻的平均电感电流，求和器对前后两个时刻的平均电感电流I
L2
、I
L1
做差运算并取其绝对值，比较器将绝对值和设置的滞环宽度ΔI作比较，判断负载电流是否发生变化；当|I
L2
‑
I
L1
|>ΔI，则负载发生变化，电路工作在暂态，并判别负载电流增大或减少，工作在CISM或IIS...

【专利技术属性】
技术研发人员：张婷，张善文，王祖良，尚炳万，
申请(专利权)人：西京学院，
类型：发明
国别省市：