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专利号: 201610284920X
申请人: 广西大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种buck-boost变换器的大信号分解解耦控制方法,其特征在于,具体包括:将buck-boost变换器系统分解为扰动部分、电流环被控对象以及电压环被控对象以构建该buck-boost变换器的大信号电路模型;

对所述扰动部分进行前馈解耦以消除扰动;

对所述电流环被控对象进行逆系统解耦及线性反馈将其补偿为伪线性系统以获取呈一阶纯积分环节形式的电流环开环传递函数;以及对所述电压环被控对象进行逆系统解耦及线性反馈将其补偿为伪线性系统以获取呈单位系统形式的电压环开环传递函数。

2.根据权利要求1所述的buck-boost变换器的大信号分解解耦控制方法,其特征在于,所述大信号模型的电路方程为:其中,Vi为输入电压;L和C分别为变换器的电感和电容;rL和rC分别为电感和电容的寄生参数;iL为电感电流;iC为电容电流;io为输出电流;vo为输出电压;d′=1-d,d为占空比。

3.根据权利要求1所述的buck-boost变换器的大信号分解解耦控制方法,其特征在于,对所述电流环被控对象进行逆系统解耦及线性反馈将其补偿为伪线性系统为:其中,vLr为控制变量,L为变换器中的电感,rL为电感的寄生参数,iL为电感电流,为输入变量;

对所述电压环被控对象进行逆系统解耦及线性反馈将其补偿为伪线性系统为:

其中,C为变换器中的电容,rC为电容C的寄生电阻;IC(s)为电容电流的象函数;Vo(s)为输出电压的象函数;Dv(s)为电压环被控对象逆系统的传递函数。

4.根据权利要求1所述的buck-boost变换器的大信号分解解耦控制方法,其特征在于,获取呈一阶纯积分环节形式的电流环开环传递函数为:其中,IL(s)为电感电流的象函数;L、分别为变换器中的电感、实际测得的电感;rL、分别为电感L的寄生电阻、实际测得的寄生电阻;d、分别为开关管导通占空比、实际测得的占空比;VM、 分别为锯齿波的峰峰值,实际测得的锯齿波的峰峰值;Vi为输入电压;Vo(s)、分别为输出电压的象函数、实际测得的输出电压的象函数;Φi(s)为电流环的输入信号象函数。

5.根据权利要求1所述的buck-boost变换器的大信号分解解耦控制方法,其特征在于,获取呈单位系统形式的电压环开环传递函数为:其中,Vo(s)为输出电压的象函数;C、 分别为变换器中的电容、实际测得的电容;rC、分别为电容C的寄生电阻、实际测得的寄生电阻;d′=1-d, 这里d和 分别为变换器的占空比、实际测得的占空比;Io(s)为输出电流的象函数;H1(s)、 分别为电流环反馈环节的象函数、实际测得的象函数;Φu(s)为电压环的输入信号象函数。

6.一种buck-boost变换器的大信号分解解耦控制装置,其特征在于,具体包括:分解构建模块,用于将buck-boost变换器的控制系统分解为扰动部分、电流环被控对象以及电压环被控对象以构建该buck-boost变换器的大信号电路模型;

扰动解耦模块,用于对所述扰动部分进行前馈解耦以消除扰动;

电流环解耦补偿模块,用于对所述电流环被控对象进行逆系统解耦及线性反馈将其补偿为伪线性系统以获取呈一阶纯积分环节形式的电流环开环传递函数;以及电压环解耦补偿模块,用于对所述电压环被控对象进行逆系统解耦及线性反馈将其补偿为伪线性系统以获取呈单位系统形式的电压环开环传递函数。

7.根据权利要求6所述的buck-boost变换器的大信号分解解耦控制装置,其特征在于,所述大信号电路模型的状态方程为:其中,Vi为输入电压;L和C分别为变换器的电感和电容;rL和rC分别为电感和电容的寄生参数;iL为电感电流;iC为电容电流;io为输出电流;vo为输出电压;d′=1-d,d为占空比。

8.根据权利要求6所述的buck-boost变换器的大信号分解解耦控制装置,其特征在于,对所述电流环被控对象进行逆系统解耦及线性反馈将其补偿为伪线性系统为:其中,vLr为控制变量,L为变换器中的电感,rL为电感的寄生参数,iL为电感电流, 为输入变量;

对所述电压环被控对象进行逆系统解耦及线性反馈将其补偿为伪线性系统为:

其中,C为变换器中的电容,rC为电容C的寄生电阻;IC(s)为电容电流的象函数;Vo(s)为输出电压的象函数;Dv(s)为电压环被控对象逆系统的传递函数。

9.根据权利要求6所述的buck-boost变换器的大信号分解解耦控制装置,其特征在于,获取呈一阶纯积分环节形式的电流环开环传递函数为:其中,IL(s)为电感电流的象函数;L、分别为变换器中的电感、实际测得的电感;rL、分别为电感L的寄生电阻、实际测得的寄生电阻;d、分别为开关管导通占空比、实际测得的占空比;VM、 分别为锯齿波的峰峰值,实际测得的锯齿波的峰峰值;Vi为输入电压;Vo(s)、 分别为输出电压的象函数、实际测得的输出电压的象函数;Φi(s)为电流环的输入信号象函数。

10.根据权利要求6所述的buck-boost变换器的大信号分解解耦控制装置,其特征在于,获取呈单位系统形式的电压环开环传递函数为:其中,Vo(s)为输出电压的象函数;C、 分别为变换器中的电容、实际测得的电容;rC、分别为电容C的寄生电阻、实际测得的寄生电阻;d′=1-d, 这里d和 分别为变换器的占空比、实际测得的占空比;Io(s)为输出电流的象函数;H1(s)、 分别为电流环反馈环节的象函数、实际测得的象函数;Φu(s)为电压环的输入信号象函数。