[發明專利]Buck變換器的基于恒定開關頻率的混雜控制方法有效

申請號：	201210545490.4	申請日：	2012-12-14
公開（公告）號：	CN103178710A	公開（公告）日：	2013-06-26
發明（設計）人：	王學梅;余泉;張波	申請（專利權）人：	華南理工大學
主分類號：	H02M3/10	分類號：	H02M3/10
代理公司：	廣州粵高專利商標代理有限公司 44102	代理人：	何淑珍
地址：	510640 廣***	國省代碼：	廣東;44
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摘要：
搜索關鍵詞：	buck 變換器基于恒定開關頻率混雜控制方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及的是Buck變換器的基于恒定開關頻率的混雜控制方法。

背景技術

采用PWM（脈沖寬度調制）技術的Buck變換器，是一種強非線性系統。一方面，Buck變換器中主開關器件的不同狀態使Buck變換器工作于不同的拓撲；另一方面，Buck變換器又存在兩種工作模式：電感電流連續模式（CCM）和電感電流斷續模式（DCM）。而在傳統控制方法的設計中，需要對兩種工作模式分別建模，一是造成了Buck變換器控制方法設計的復雜性，二是Buck變換器不能同時工作于兩種工作模式（CCM和DCM），即很難在大負載變化范圍內穩定工作。

從本質上講，Buck變換器是一種典型的混雜動態系統，同時存在離散和連續兩個子系統。對于混雜系統模型的建立，目前常用方法中有混雜自動機模型，混雜自動機是混雜系統的一個形式化模型，由Alur等人在1993年提出（R.?Alur,?C.?Courcoubetis,?T.?A.?Henzinger?and?P.H.Ho.?Hybrid?Automata:?An?Algorithmic?Approach?to?the?Specification?and?Verification?of?Hybrid?System[C].?Lecture?Notes?in?Computer?Science.?LNCS?736,?Springer-Verlag,?1993,?209-229.?），以其對離散和連續混雜特性描述的直觀性、可驗證性，日益為人們所接受。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在上述不足，提供Buck變換器的基于恒定開關頻率的混雜控制方法，具體技術方案如下。

Buck變換器的基于恒定開關頻率的混雜控制方法，包括如下步驟：

（1）建立能同時工作于電感電流連續模式（CCM）和電感電流斷續模式（DCM）的Buck變換器的混雜自動機模型；

（2）計算出基于恒定開關頻率的混雜控制邊界值：I_L、Δi_L/2、I_p和v_x，其中I_L為Buck變換器中電感電流的平均值，Δi_L為CCM下電感的紋波電流值，I_p為DCM下電感電流的峰值，v_x為輸出電壓平均值與DCM下模態3中輸出電壓最小值的差值；

（3）通過邏輯判斷，確定Buck變換器的工作模式：若I_L>Δi_L/2，則Buck變換器工作于CCM，反之，則工作于DCM；

（4）根據狀態變量與由DSP控制計算出的邊界條件的比較結果，輸出主電路開關管的控制信號，驅動主電路工作。

進一步的，上述的Buck變換器的基于恒定開關頻率的混雜控制方法中，當Buck變換器工作于CCM時，Buck變換器在q₁和q₂兩種狀態之間來回切換，若Buck變換器中電感電流i_L大于或等于I_L+Δi_L/2時，則由DSP輸出控制信號使Buck變換器開關關斷，Buck變換器由模態1（q₁）切換至模態2（q₂）；若電感電流i_L小于或等于I_L-Δi_L/2時，則由DSP輸出控制信號使開關導通，Buck變換器由模態2（q₂）切換至模態1（q₁）。