[發(fā)明專利]一種DC-DC變換器的內阻觀測方法及內阻觀測器

有效

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• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112600413B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 王久和
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 北京中強智尚知識產權代理有限公司 11448
• 代理人: 黃耀威

本發(fā)明實施例提供了一種DC?DC變換器的內阻觀測方法及內阻觀測器，涉及電學領域。DC?DC變換器的等效電路至少包括電感器、電容器、開關管、二極管以及負載，該方法包括：基于開關管的開關信號和DC?DC變換器的等效電路確定DC?DC變換器的內電阻；根據內電阻、電感器、電容器以及負載確定DC?DC變換器的電壓方程和電流方程；基于電壓方程和電流方程構建DC?DC變換器的內阻觀測器模型；根據內阻觀測器模型計算內電阻的觀測值。通過本發(fā)明，解決了相關技術中因采用忽略了DC?DC變換器各種損失所研究的非線性控制策略進而影響DC?DC變換器性能的技術問題。

技術領域

本發(fā)明涉及電學領域，具體而言，涉及一種DC-DC變換器的內阻觀測方法及內阻觀測器。

背景技術

目前，DC-DC變換器在直流微電網、新能源發(fā)電系統(tǒng)等工業(yè)領域得到了廣泛應用。DC-DC變換器的性能直接影響其所在的應用系統(tǒng)的性能，DC-DC變換器的性能取決于其拓撲結構、器件、調制、控制策略。對于拓撲結構、器件、調制一定的DC-DC變換器，控制策略就成為提升其性能的主要途徑。傳統(tǒng)的控制策略為均采用PI控制器(全稱為proportionalintegral controller，即比例積分控制器)的直流電壓外環(huán)、電流內環(huán)的控制結構；由于PI是基于小信號模型設計的，對于具有非線性屬性的DC-DC變換器，在大信號情況下難以獲得期望動態(tài)的性能，且參數確定比較困難。

相關技術中，眾多學者開始采用非線性控制理論對DC-DC變換器進行研究，研究出各種非線性控制策略；這些非線性控制策略，多數假設變換器中器件為理想器件。在實際工程中，器件并非理想器件，會存在各種損失，如電感器電阻損失、開關器件損失等，這樣會導致按理想器件研究的控制策略使DC-DC變換器的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能下降。

針對相關技術中存在的上述問題，目前尚未發(fā)現有效的解決方案。

發(fā)明內容

鑒于上述問題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的DC-DC變換器的內阻觀測方法及內阻觀測器。所述技術方案如下：

第一方面，提供了一種DC-DC變換器的內阻觀測方法，所述DC-DC變換器的等效電路至少包括電感器、電容器、開關管、二極管以及負載，所述方法包括：基于所述開關管的開關信號和所述DC-DC變換器的等效電路確定所述DC-DC變換器的內電阻；根據所述內電阻、所述電感器、所述電容器以及所述負載確定所述DC-DC變換器的電壓方程和電流方程；基于所述電壓方程和所述電流方程構建所述DC-DC變換器的內阻觀測器模型；根據所述內阻觀測器模型計算所述內電阻的觀測值。

一種可能的實現方式，所述基于所述開關管的開關信號和所述DC-DC變換器的等效電路確定所述DC-DC變換器的內電阻包括：確定所述開關信號的占空比，其中，所述占空比表示所述開關管導通或斷開時所占的時長與所述開關信號的開關周期之比；根據所述占空比、所述二極管的等效電阻、所述開關管的等效電阻以及所述電感器的等效電阻確定所述內電阻。

另一種可能的實現方式，所述根據所述內電阻、所述電感器、所述電容器以及所述負載確定所述DC-DC變換器的電壓方程和電流方程包括：基于所述DC-DC變換器的輸入電源、所述開關信號的占空比、所述內電阻、所述電感器的電感值以及所述電容器的電容電壓確定所述電壓方程；以及，基于所述開關信號的占空比、所述電容器的電容值、所述電感器的電感電流以及所述負載的電阻值確定所述電流方程。

另一種可能的實現方式，基于所述電壓方程和所述電流方程構建所述DC-DC變換器的內阻觀測器模型包括：設x＝[x₁ x₂]^T＝＝[i_L u_C]^T，其中，所述u_C表示所述電容器的電容電壓，所述i_L表示所述電感器的電感電流；通過將所述x和所述占空比代入所述電壓方程和所述電流方程構建所述DC-DC變換器的內阻觀測器模型。