1.一种BUCK变换器功率切换控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,建立BUCK变换器功率切换模型;
步骤2,设计BUCK变换器切换规则;
所述步骤1中,建立BUCK变换器功率切换模型如式(1)所示:
公式(1)中,P为BUCK变换器有功功率值;表示有功功率P随时间的导数;Us为BUCK变换器输入直流电压;Uo为BUCK变换器输出直流电压;s为BUCK变换器开关函数,s=1表示BUCK变换器中功率开关器件导通,s=0表示BUCK变换器中功率开关器件断开;L为电感值;
所述步骤2中,设计BUCK变换器切换规则具体为采用以下定理所定义切换规则实现对于BUCK变换器输入功率控制,所提定理具体为:定理:针对式(1)BUCK变换器功率切换模型,若采用式(2)的切换规则,则系统的有功功率P在有限时间内实现对于其期望值Pr的渐进稳定跟踪控制,即系统满足李亚普诺夫渐近稳定性,切换规则定义为:或
证明:定义由BUCK变换器有功功率P与BUCK变换器功率期望值Pr间误差所构成的李亚普诺夫函数如下式所示:式(4)中,为BUCK变换器有功功率与期望功率间的误差;对(4)式求导可得:
由切换系统理论即李亚普诺夫稳定性定理可知,对于(4)式李亚普诺夫函数若能保证(5)式则BUCK变换器在不同开关状态s的子系统下切换稳定且功率误差为渐进稳定平衡点;
a)当BUCK变换器实际系统功率P大于期望值Pr时,即P-Pr≥0时,由以上分析可知需保证式(5)中由BUCK变换器工作原理可知其为降压变换电路,输出直流电压Uo总是小于输入直流电压Us,即Uo≤Us;因此,当且仅当BUCK变换器开关状态s=0时(5)式李亚普诺夫函数导数值半负定,满足李亚普诺夫稳定性要求;
b)当BUCK变换器实际系统功率P小于等于期望值Pr时,即P-Pr≤0时,由以上分析可知需保证式(5)中由BUCK变换器工作原理可知其为降压变换电路,输出直流电压Uo总是小于输入直流电压Us,即Uo≤Us;因此,当且仅当BUCK变换器开关状态s=1时(5)式李亚普诺夫函数导数值负定,满足李亚普诺夫稳定性要求。
2.根据权利要求1所述的一种BUCK变换器功率切换控制方法,其特征在于,所述步骤2定理证明依据式(4)、式(5)李亚普诺夫函数及其导数表达式按照以下两种状况进行分析并设计切换规则:a)当BUCK变换器实际系统功率P大于期望值Pr时,即P-Pr≥0时,由以上分析可知需保证式(5)中由BUCK变换器工作原理可知其为降压变换电路,输出直流电压Uo总是小于输入直流电压Us,即Uo≤Us;因此,当且仅当BUCK变换器开关状态s=0时(5)式李亚普诺夫函数导数值半负定,满足李亚普诺夫稳定性要求;
b)当BUCK变换器实际系统功率P小于等于期望值Pr时,即P-Pr≤0时,由以上分析可知需保证式(5)中由BUCK变换器工作原理可知其为降压变换电路,输出直流电压Uo总是小于输入直流电压Us,即Uo≤Us;因此,当且仅当BUCK变换器开关状态s=1时(5)式李亚普诺夫函数导数值负定,满足李亚普诺夫稳定性要求。