[發明專利]一種多模式判別的Buck-Boost變換裝置及其控制方法

在審

• 申請號: 202210242930.2
• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114598148A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 張婷;張善文;王祖良;尚炳萬
• 申請（專利權）人: 西京學院
• 主分類號: H02M3/157
• 分類號: H02M3/157
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 楊曄

1.一種多模式判別的Buck-Boost變換裝置，包括Buck-Boost變換器(1)，其特征在于：所述Buck-Boost變換器(1)的信息輸出端連接采樣電路(2)的多路信息輸入端，采樣電路(2)的采集信息輸出端連接判別電路(3)的信息處理輸入端，判別電路(3)的狀態判定信息輸出端連接控制電路(4)的工作狀態信息輸入端，控制電路(4)的脈沖波形輸出端連接Buck-Boost變換器(1)的開關；

所述的Buck-Boost變換器(1)的輸出信息包括輸入電壓、電感電流、輸出電流及輸出電壓。

2.根據權利要求1所述的一種多模式判別的Buck-Boost變換裝置，其特征在于：所述的采樣電路(2)包括分壓電阻和霍爾電流傳感器，分壓電阻采集Buck-Boost變換器(1)的輸入、輸出電壓，霍爾電流傳感器采集Buck-Boost變換器(1)的電感電流和輸出電流，分壓電阻和霍爾電流傳感器將采樣到的多路信息發送至判別電路(3)。

3.根據權利要求1所述的一種多模式判別的Buck-Boost變換裝置，其特征在于：所述的判別電路(3)包括串聯的延遲器、求和電路、取絕對值電路和比較器；其中延遲器保持前一時刻的平均電感電流，求和電路對前后兩個時刻的平均電感電流I_L2、I_L1做差運算并取其絕對值；比較器將絕對值和設置的滯環寬度ΔI作比較，判斷負載電流是否發生變化；對采集信息進行處理，自動識別輸出負載是否發生變化，判定Buck-Boost變換器(1)的工作狀態；發生變化，則判別電路(3)工作在暫態，否則，判別電路(3)工作在穩態；并將對應的工作狀態發送至控制電路(4)。

4.根據權利要求1所述的一種多模式判別的Buck-Boost變換裝置，其特征在于：所述的控制電路(4)采用控制策略選擇器，依據Buck-Boost變換器(1)的工作狀態，輸出脈沖波形PWM。

5.基于權利要求1至4任意一種多模式判別的Buck-Boost變換裝置的控制方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

1)采樣電路(2)對Buck-Boost變換器(1)的輸入、輸出電壓，電感電流和輸出電流采樣；

2)采樣電路(2)將采樣信息送入判別電路(3)，根據Buck-Boost變換器(1)的工作原理，推導出實時平均電感電流其中，V_e為額定輸入電壓，V_i為輸入電壓，R_L為負載電阻；

3)判別電路(3)中的延遲器保持前一時刻的平均電感電流，求和器對前后兩個時刻的平均電感電流I_L2、I_L1做差運算并取其絕對值，比較器將絕對值和設置的滯環寬度ΔI作比較，判斷負載電流是否發生變化；當|I_L2-I_L1|ΔI，則負載發生變化，電路工作在暫態，并判別負載電流增大或減少，工作在CISM或IISM，當|I_L2-I_L1|≤ΔI，則負載未發生變化，電路工作在穩態；

4)穩態電路工作在CISM，采用滯環電流控制策略，輸出頻率、占空比固定的PWM；暫態根據負載變化情況，即負載電流增大或減少，采取對應的控制策略，輸出頻率、占空比可變的PWM，控制開關動作。

6.根據權利要求5所述的一種多模式判別的Buck-Boost變換裝置的控制方法，其特征在于：所述步驟2)中推導出實時平均電感電流I_L(t)的方法為：

S1 Buck-Boost變換器(1)工作于CCM時，實時平均輸入電流為

其中，V_e為額定輸入電壓，D_y為占空比，V_i為輸入電壓,I_o為平均輸出電流；

S2 Buck-Boost變換器(1)輸入電流不連續，平均電感電流為

S3 Buck-Boost變換器(1)輸入電壓、輸出電壓之間存在關系

S4實時平均電感電流I_L(t)為