[發明專利]基于狀態機控制器的Boost DC-DC變換器的負載預估方法

有效

• 申請號: 201910463051.0
• 申請日: 2019-05-30
• 公開（公告）號: CN110086343B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 凌睿;鄧策亮
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 重慶天成卓越專利代理事務所(普通合伙) 50240
• 代理人: 路寧

1.一種基于狀態機控制器的Boost DC-DC變換器的負載預估方法，其特征在于，包括：

S1，根據Boost變換器選定的控制變量在不同的電路結構下建立微分方程，建立關于控制變量的相平面；對Boost變換器建立基于二階滑?？刂频挠邢逘顟B機控制器，在無輸出超調量的情況下，獲得基于二階滑?？刂频挠邢逘顟B機控制器收斂條件；

S1-1，根據選定的控制變量在電路OFF-state結構下建立微分方程；選定的兩個控制變量分別為電感電流I_L和輸出電壓V_o，獲取在以兩個控制變量為坐標軸的相平面上的電路工作軌跡方程；

S1-2，根據選定的控制變量在電路ON-state結構下建立微分方程；選定的兩個控制變量分別為電感電流I_L和輸出電壓V_o，獲取在以兩個控制變量為坐標軸的相平面上的電路工作軌跡方程；

S1-3，設定狀態機的有效狀態和初始狀態，使有效狀態對應狀態機控制器的輸出量；狀態機有四個有效狀態為和一個初始狀態；當輸出電壓V_oV_ref時，系統工作在相平面左半平面，狀態機由狀態和驅動；當輸出電壓V_oV_ref時，系統工作在右半平面，狀態機由狀態和驅動；和代表電路處在OFF-state結構，和代表電路處在ON-state結構，符號“+”代表右半平面；根據步驟1-1和步驟1-2所得的關于i_L和V_o的微分方程，在相平面內結合幾何學分析得到狀態之間互相跳轉的切換條件，即得到不同電路結構下的切換函數；V_ref為狀態機參考電壓；

S2，根據狀態機的工作流程和Boost電路的工作特點推導得到在相平面左半平面工作時的負載的預估公式和預估程序工作流程；

S3，根據狀態機的工作流程和Boost電路的工作特點推導得到在相平面右半平面工作時的負載的預估公式和預估程序工作流程。

2.根據權利要求1所述的基于狀態機控制器的Boost DC-DC變換器的負載預估方法，其特征在于，所述S1包括：

所述S1-1包括：

步驟1-1，已知Boost變換器OFF-state結構下的輸入輸出微分方程組為

為了簡化分析，設定為空載，即R→∞，可得如下等式

這里，引入一個推導過程的中間量，電感和電容儲存的能量E，其表達式如下

E＝L*I_L²/2+C*V_o²/2 (3)

對E求導得到的表達式如下：

對求導得到的表達式如下：

式(4)與式(5)相乘得

令等式(6)兩邊同時對時間t積分得：

將式(4)代入式(7)中得：

為未知的常數，其值與電路的狀態有關；為了幾何表示的方便，令

將式(9)代入式(8)中得：

可以看到式(10)為圓的表達式，至此已經建立了在I_L*和V_o這兩個控制變量的坐標系下電路OFF-state結構的軌跡方程，其中，L為電感、C為電容、R為電阻、V_g為輸入電壓，I_L*為乘上一定比例的電感電流。