[發(fā)明專利]Buck-Boost變換器穩(wěn)定性控制方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611046443.X
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106787697B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張小平;吳智;李小秋;宋文浩
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號: H02M3/10
• 分類號: H02M3/10
• 代理公司: 長沙智德知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43207
• 代理人: 左祝安

本發(fā)明公開一種Buck?Boost變換器穩(wěn)定性控制方法及裝置。所述方法為：根據(jù)Buck?Boost變換器的主電路結(jié)構(gòu)建立其狀態(tài)微分方程；根據(jù)輸出延時反饋控制原理，對變換器中電感的初始參考電流進(jìn)行修正，得到電感新參考電流的解析表達(dá)式；根據(jù)上述狀態(tài)微分方程的解和新參考電流表達(dá)式，得到系統(tǒng)的離散迭代映射模型；根據(jù)該離散迭代映射模型，通過數(shù)值仿真得到系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時上述新參考電流表達(dá)式中反饋系數(shù)的具體取值；再根據(jù)上述新參考電流表達(dá)式得到變換器中功率開關(guān)的占空比，根據(jù)該占空比控制變換器中功率開關(guān)的導(dǎo)通時間，即可實現(xiàn)對Buck?Boost變換器運行中出現(xiàn)的分岔與混沌現(xiàn)象進(jìn)行有效的抑制或消除，達(dá)到變換器穩(wěn)定運行的目的。本發(fā)明具有控制原理簡單、易于實現(xiàn)的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種Buck-Boost變換器穩(wěn)定性控制方法及裝置。

背景技術(shù)

Buck-Boost變換器因具有結(jié)構(gòu)簡單、輸入電壓范圍寬、可實現(xiàn)升降壓控制、輸入電流紋波小等優(yōu)點而得到了廣泛的應(yīng)用。然而該變換器因?qū)僮兘Y(jié)構(gòu)強(qiáng)非線性系統(tǒng)，在一定條件下會發(fā)生分岔與混沌現(xiàn)象，并產(chǎn)生高幅度的電磁噪聲及振蕩加劇等不穩(wěn)定行為，嚴(yán)重影響變換器工作的穩(wěn)定性與可靠性。因此有必要針對Buck-Boost變換器研究有效的控制方法，使其在發(fā)生不穩(wěn)定行為時能恢復(fù)到穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

目前，針對Buck-Boost變換器的穩(wěn)定性控制已開展了一些研究工作，提出了諸如OGY控制法、參數(shù)共振微擾法等控制方法。這些方法對于抑制Buck-Boost變換器的分岔與混沌現(xiàn)象雖然起到了一定的控制效果，但均存在不同程度的不足，如OGY控制法的系統(tǒng)模型較為復(fù)雜；而參數(shù)共振微擾法則難以確定控制的擾動參數(shù)，因而難以實現(xiàn)工程應(yīng)用等。因此針對Buck-Boost變換器存在的不穩(wěn)定行為研究更為有效的穩(wěn)定性控制方法具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種Buck-Boost變換器穩(wěn)定性控制方法及裝置。

本發(fā)明提供一種Buck-Boost變換器穩(wěn)定性控制方法。該方法的具體步驟包括：

步驟1：根據(jù)Buck-Boost變換器的主電路結(jié)構(gòu)建立其狀態(tài)微分方程；

步驟2：根據(jù)輸出延時反饋控制原理，對變換器中電感的初始參考電流進(jìn)行修正，得到電感新參考電流的解析表達(dá)式：

式中：I_ref為電感初始參考電流，T為變換器中功率開關(guān)的開關(guān)周期，k為反饋系數(shù)，u_C(t)為電容電壓，u_C(t-T)為延遲時間T后的電容電壓。

步驟3：根據(jù)上述狀態(tài)微分方程的解和新參考電流表達(dá)式，得到系統(tǒng)的離散迭代映射模型；

步驟4：根據(jù)上述離散迭代映射模型，通過數(shù)值仿真確定變換器穩(wěn)態(tài)運行時上述新參考電流表達(dá)式中反饋系數(shù)的具體取值；

步驟5：根據(jù)上述新參考電流表達(dá)式得到變換器中功率開關(guān)的占空比，根據(jù)該占空比控制變換器中功率開關(guān)的導(dǎo)通時間，即可有效抑制或消除Buck-Boost變換器運行中出現(xiàn)的分岔與混沌現(xiàn)象，實現(xiàn)變換器的穩(wěn)定運行。

所述步驟3中，獲取系統(tǒng)的離散迭代映射模型，具體包括：

對Buck-Boost變換器的狀態(tài)微分方程求解，得到其電感電流i_L和電容電壓u_C的解析表達(dá)式；

針對電容電壓在連續(xù)兩個開關(guān)周期的對應(yīng)時刻進(jìn)行采樣，設(shè)其采樣值分別為u_n和u_n-1，根據(jù)該采樣值計算得到相應(yīng)的電感新參考電流值I_n′及電流邊界值I_b(n)，分別如式(2)和式(3)所示：