[發(fā)明專利]基于雙重移相的雙向DC-DC變換器小信號(hào)建模方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010526227.5
• 申請(qǐng)日: 2020-06-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111641341A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙興勇;趙雅琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山西大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335;G06F30/20
• 代理公司: 太原申立德知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 郭海燕

1.基于雙重移相的雙向DC-DC變換器小信號(hào)建模方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1，在雙重移相控制下，雙向DC-DC變換器的一個(gè)工作周期的工作模式包括6個(gè)不同階段，將所述6個(gè)不同階段進(jìn)行線性表述，得到變換器的全階動(dòng)態(tài)模型；

步驟2，采用奇異攝動(dòng)法對(duì)雙向DC-DC變換器的全階動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行降階處理，得到降階后的慢子系統(tǒng)狀態(tài)方程；

步驟3，依據(jù)降階后的慢子系統(tǒng)狀態(tài)方程求取在一個(gè)周期內(nèi)6個(gè)不同階段的平均值，繼而得到統(tǒng)一的線性連續(xù)模型，再對(duì)線性連續(xù)模型進(jìn)行拉氏變換得到內(nèi)移相角-輸出傳遞函數(shù)以及外移相角-輸出傳遞函數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙重移相的雙向DC-DC變換器小信號(hào)建模方法，其特征在于：所述步驟1中6個(gè)不同階段進(jìn)行線性表述的方程式如下：設(shè)雙向DC-DC變換器的動(dòng)態(tài)模型中電感L的電流i_L、電容C₁的電壓u₁、電容C₂的電壓u₂為狀態(tài)變量，

式中分別為i_L、u₁，u₂的導(dǎo)數(shù)；u_s為輸入電壓；矩陣矩陣A在不同工作模式下由電感L，電容C₁、C₂和電源內(nèi)阻R_s構(gòu)成，d₁為內(nèi)移相比，d₂為外移相比，t為時(shí)間，T為半個(gè)周期，R為負(fù)載電阻；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙重移相的雙向DC-DC變換器小信號(hào)建模方法，其特征在于：所述步驟2采用奇異攝動(dòng)法對(duì)雙向DC-DC變換器的全階動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行降階處理，得到降階后的慢子系統(tǒng)狀態(tài)方程的具體步驟為：

1)設(shè)i_L為快變變量，構(gòu)成快子系統(tǒng)；u₁，u₂為慢變變量，構(gòu)成慢子系統(tǒng)；將式(2)拆開(kāi)寫(xiě)為下列表達(dá)式：

2)假設(shè)快變變量i_L暫態(tài)過(guò)程已經(jīng)結(jié)束并且達(dá)到穩(wěn)定值，則可以計(jì)算出i_L在一個(gè)周期內(nèi)分段點(diǎn)的值，如下式：

3)將式(6)所得結(jié)果代入慢子系統(tǒng)式(5)中消去快變變量，得到降階后的u₂狀態(tài)方程組表達(dá)式：

其中ω表示角頻率。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙重移相的雙向DC-DC變換器小信號(hào)建模方法，其特征在于：所述步驟3依據(jù)降階后的慢子系統(tǒng)狀態(tài)方程求取在一個(gè)周期內(nèi)6個(gè)不同階段的平均值，繼而得到統(tǒng)一的線性連續(xù)模型，再對(duì)線性連續(xù)模型進(jìn)行拉氏變換得到內(nèi)移相角-輸出傳遞函數(shù)以及外移相角-輸出傳遞函數(shù)，具體步驟為：當(dāng)U₂側(cè)發(fā)生電壓降落時(shí)，為使U₂達(dá)到額定值，功率從U₁側(cè)向U₂側(cè)傳輸時(shí)，降階后的慢子系統(tǒng)u₂數(shù)學(xué)表達(dá)式在一個(gè)周期內(nèi)的平均值為：

u₂平均值由直流分量(常量)和交流小信號(hào)分量(變量)兩部分構(gòu)成，接下來(lái)把所有變量表示為工作點(diǎn)加擾動(dòng)的形式：

其中I為i_L(t)的直流分量，為i_L(t)的交流小信號(hào)分量；U₁為u₁(t)的直流分量，為u₁(t)的交流分量；U₂為u₂(t)的直流分量，為u₂(t)的交流分量；U_s為u_s(t)的直流分量，為u_s(t)的交流分量；D₁為d₁(t)的直流分量，為d₁(t)的交流分量；D₂為d₂(t)的直流分量，為d₂(t)的交流分量；

將式(8)代入式(7)進(jìn)行線性化處理即可得其中交流小信號(hào)模型為：

再經(jīng)過(guò)拉氏變換可以得出內(nèi)移相角-輸出傳遞函數(shù)以及外移相角-輸出傳遞函數(shù)，如下：