[發(fā)明專利]一種消除高升壓DC-DC 變流器右半平面零點的主電路結(jié)構(gòu)及其參數(shù)的確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310329981.X
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103401416A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張巖;劉進軍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H02M3/00
• 分類號: H02M3/00;H02M1/32
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

1.一種消除高升壓DC-DC變流器右半平面零點的主電路結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括含有二極管電容網(wǎng)絡(luò)的高升壓DC-DC變流器主電路結(jié)構(gòu)，在主電路結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)壓電容兩端分別并聯(lián)RC阻尼電路。

2.一種消除高升壓DC-DC變流器右半平面零點主電路結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定方法，其特征在于：

在含有二極管電容網(wǎng)絡(luò)的高升壓DC-DC變流器主電路結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)壓電容兩端分別并聯(lián)RC阻尼電路；其中，

Cd≥[2(1+D)2L(1-D)RLmin+4L(1-D)C]22L(1-D)(1+D)-2C1+D]]>

Rd=[2C+(1+D)Cd]L(1-D)2Dd(1-D)]]>

其中，R_d為RC阻尼電路中的電阻值，C_d為RC阻尼電路中的電容值，R_Lmin為負載電阻的最小值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消除高升壓DC-DC變流器右半平面零點主電路結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定方法，其特征在于：所述RC阻尼電路中的電阻值R_d和電容值C_d的確定方法具體如下：

首先，對變流器在一個開關(guān)周期內(nèi)采用狀態(tài)空間平均和小信號建模，新拓撲控制到輸出傳遞函數(shù)如下式：

v^cf(s)d^(s)=a3.s3+a2.s2+a1.s+a0b5.s5+b4.s4+b3.s3+b2.s2+b1.s+b0---(1)]]>

其中，分子分母中的多項式系數(shù)a₀、a₁、a₂、a₃、b₁、b₁、b₂、b₃、b₄以及b₅為：

a3=2Vin(1-D)LCRLRdCd]]>

a2=Vin(1-D){LRL[2C+(1+D)Cd]-2LRdCd(1+D)2(1-D)}]]>

a1=2CdRdRLVin-2LVin(1+D)2(1-D)2]]>

a₀=2R_LV_in

b₅=2LCL_fC_fR_LC_dR_d

b₄=[2CC_dR_d+(1+D)C_fR_LC_d+2CC_fR_L]LL_f

b₃=2LCC_dR_dR_L+[(1+D)²L+(1-D)²L_f]C_fR_LC_dR_d+[(1+D)C_d+2C]LL_f

b₂=[(1+D)²L+(1-D)²L_f](C_fR_L+C_dR_d)+[(1+D)LC_d+2LC]R_L

b₁=[(1+D)²L+(1-D)²L_f]+C_dR_dR_L(1-D)²

b₀=(1-D)²R_L

其中，為復(fù)頻域輸出電壓擾動量，為復(fù)頻域開關(guān)管占空比擾動量，s為復(fù)頻率，V_in為輸入電壓穩(wěn)態(tài)值，D為占空比的穩(wěn)態(tài)值，L為升壓電感的電感量，C為穩(wěn)壓電容的電容量，R_L為負載電阻阻值，L_f為輸出側(cè)濾波電感的電感量，C_f為輸出側(cè)濾波電容的電容量；

式（1）中分子多項式的系數(shù)均大于零，根據(jù)勞斯判據(jù)，如果分子多項式系數(shù)滿足

a₀>0;a₁>0;a₂>0;a₃>0;a₁a₂-a₀a₃>0????????（2）

所有的零點都將位于左半平面，顯然a₀>0和a₃>0恒成立；

將式（1）代入式（2），得到滿足a₁=0;a₂=0;a₁a₂-a₀a₃=0的臨界條件：

Ka1=(1-D)2RdCd(1+D)2L,(a1=0)---(3)]]>

Ka2=(2C+(1+D)Dd)(1-D)2RdCd(1+D)2,(a2=0)---(4)]]>

Ka3=Ka1+Ka22-(Ka1-Ka2)24+(1-D)3(1+D)4.CL,(a1a2-a0a3=0)---(5)]]>

其中K_a=1/R_L，同時可作為衡量負載功率的間接指標，K_a1表示a₁=0時負載電阻臨界最小值，K_a2表示a₂=0時負載電阻臨界最小值，K_a3表示a₁a₂-a₀a₃=0時負載電阻臨界最小值；

如式（5）所示，獲得最大輸出功率K_a的最優(yōu)R_d值出現(xiàn)在K_a1=K_a2的時候，即：

Rd=[2C+(1+D)Cd]L(1-D)2Cd(1-D)---(6)]]>

將式（6）代入式（5）得：

Ka3=1-D2(1+D)2L(2L(2C+(1+D)Cd)(1-D)-4L(1-D))---(7)]]>

考慮到實際變流器運行的最大輸出功率對應(yīng)的負載電阻R_Lmin，電容C_d計算如下：

Cd≥[2(1+D)2L(1-D)RLmin+4L(1-D)C]22L(1-D)(1+D)-2C1+D---(8)]]>

基于上式（6）和式（8），能夠確定RC阻尼電路中的電阻R_d和電容C_d，從而確定不含右半平面零點的高升壓DC-DC變流器主電路參數(shù)，最小相位系統(tǒng)有助于簡化電壓環(huán)的控制器設(shè)計同時獲得更為優(yōu)越的動態(tài)調(diào)節(jié)性能。