boost-buck拓?fù)湓赽oost階段的控制示意圖；
[0053] 圖13為本發(fā)明針對(duì)boost-buck拓?fù)湓赽uck階段的控制示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0054] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。 陽化5] 如圖7所示，一種雙管型升降壓變換器的MIT模型參考自適應(yīng)控制方法示意圖，其 特征在于：
[0056] 1)采用雙環(huán)控制方法，其中，外環(huán)電壓環(huán)采用PI控制，內(nèi)環(huán)電流環(huán)采用MIT模型參 考自適應(yīng)控制；
[0057] 2)升壓階段、降壓階段采用MIT模型參考自適應(yīng)控制，且采用相同的參考模型，使 升壓階段和降壓階段的電流環(huán)模型具有相同的動(dòng)靜態(tài)性能，消除模式切換導(dǎo)致的系統(tǒng)非線 性，避免電感電流振蕩和輸出電壓的波動(dòng)。 陽05引實(shí)施例1
[0059] 如圖1 (a)所示buck-boost變換器可W視為前級(jí)buck和后級(jí)boost變換器級(jí)聯(lián) 而成的兩級(jí)變換器。如果令S_bo始終處于關(guān)斷狀態(tài)，且令S_bu處于高頻開關(guān)狀態(tài)，則等效 電路拓?fù)淙鐖D8所示，如果令S_bu始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，并且令S_bo處于高頻開關(guān)狀態(tài)，貝U 變換器的等效拓?fù)淙鐖D9所示。
[0060] 需要強(qiáng)調(diào)指出的是，不管是升壓階段還是降壓階段，電流環(huán)的MIT MRAC方案所采 用的參考模型是均是同一個(gè)，即Fm(S),為提高電流跟蹤性能，F(xiàn)m(S)可W按式（1)進(jìn)行設(shè)計(jì) WW]
(1)
[00創(chuàng)其中，寫為阻尼系數(shù)，為固有角頻率，Z = 1/Td，Cd=寫+? n/(2z)為新定義 變量，Td為二階系統(tǒng)Fm(S)系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)。采用相同的參考模型可W保證升壓階段和降壓 階段的電流環(huán)具有相同的動(dòng)靜態(tài)性能，消除模式切換前后電流環(huán)的非線性，從而消除由此 導(dǎo)致的電流振蕩。接下來針對(duì)圖1(a)所示buck-boost變換器，分別在升壓、降壓模式下分 別介紹控制原理。 陽06；3] (1)當(dāng)Vin<V。時(shí)，升壓工作模式 W64] 當(dāng)輸入電壓瞬時(shí)值Vi。與輸出電壓瞬時(shí)值V。滿足V m<v。時(shí)，為確保輸入電流跟蹤 參考電流，可使變換器工作在boost模式，即令S_bu恒導(dǎo)通，S_bo工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，此 時(shí)的控制系統(tǒng)如圖10所示。為將輸出電壓控制在給定值Vuf,需要采樣輸出電壓V。，用VfW 與V。作差，然后對(duì)電壓誤差值進(jìn)行比例積分運(yùn)算，再與輸入電壓取樣值相乘得到i fw。ifw 經(jīng)過參考模型Fm(S)環(huán)節(jié)處理得到i*，i*與采樣的電感電流i,求差，將誤差信號(hào)再次與i* 相乘，最后再經(jīng)過比例增益Ui和積分環(huán)節(jié)進(jìn)行運(yùn)算，并與初值k。(0) 1相加，得到調(diào)制波，該 調(diào)制波與S角載波交截得到S_bo的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0065] 似當(dāng)Vin^ V。時(shí)，降壓工作模式
[0066] 當(dāng)輸入電壓瞬時(shí)值Vi。與輸出電壓瞬時(shí)值V。滿足V V。時(shí)，為確保輸入電流跟蹤 參考電流，可使變換器工作在buck模式，即令SJdo恒關(guān)斷，S_bu工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，此 時(shí)的控制系統(tǒng)如圖11所示。為將輸出電壓控制在給定值Vuf,需要采樣輸出電壓V。，用VfW 與V。作差，然后對(duì)電壓誤差值進(jìn)行比例積分運(yùn)算，再與輸入電壓取樣值相乘得到ifw。ifw 經(jīng)過參考模型Fm(S)環(huán)節(jié)處理得到i*，i*與采樣的電感電流i,求差，將誤差信號(hào)再次與i* 相乘，最后再經(jīng)過比例增益％和積分環(huán)節(jié)進(jìn)行運(yùn)算，并與初值k。(0) 2相加，得到調(diào)制波，該 調(diào)制波與S角載波交截得到S_bu的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0067] 圖10和圖11中的Ui，U2，k。(0)1，kc(0)2為小常數(shù)，取值不必相等，不影響最終的穩(wěn) 態(tài)控制效果。 W側(cè)實(shí)施例2
[0069] 同樣地，對(duì)于圖1(b)所示boost-buck變換器而言，升壓、降壓階段的控制方法如 下：
[0070] (1)當(dāng)Vm<V。時(shí)，升壓工作模式 陽07U 當(dāng)輸入電壓瞬時(shí)值Vi。與輸出電壓瞬時(shí)值V。滿足Vm<V。時(shí)，為確保輸入電流跟蹤 參考電流，可使變換器工作在boost模式，即令S_bu恒導(dǎo)通，S_bo工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，此 時(shí)的控制系統(tǒng)如圖12所示。為將輸出電壓控制在給定值VfW,需要采樣輸出電壓V。，用VfW 與V。作差，然后對(duì)電壓誤差值進(jìn)行比例積分運(yùn)算，再與輸入電壓取樣值相乘得到ifw。ifw 經(jīng)過參考模型Fm(S)環(huán)節(jié)處理得到i*，i*與采樣的電感電流i^b。求差，將誤差信號(hào)再次與 i*相乘，最后再經(jīng)過比例增益U郝積分環(huán)節(jié)進(jìn)行運(yùn)算，并與初值k。(0)1相加，得到調(diào)制波， 該調(diào)制波與S角載波交截得到S_bo的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 陽0巧 似當(dāng)V。時(shí)，降壓工作模式
[0073] 當(dāng)輸入電壓瞬時(shí)值Vi。與輸出電壓瞬時(shí)值V。滿足VV。時(shí)，為確保輸入電流跟蹤 參考電流，可使變換器工作在buck模式，即令s_k)恒關(guān)斷，S_bu工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，此 時(shí)的控制系統(tǒng)如圖13所示。為將輸出電壓控制在給定值VfW,需要采樣輸出電壓V。，用VfW 與V。作差，然后對(duì)電壓誤差值進(jìn)行比例積分運(yùn)算，再與輸入電壓取樣值相乘得到ifw。ifw 經(jīng)過參考模型Fm(S)環(huán)節(jié)處理得到i*，i*與采樣的電感電流i^b。求差，將誤差信號(hào)再次與 i*相乘，最后再經(jīng)過比例增益％和積分環(huán)節(jié)進(jìn)行運(yùn)算，并與初值k。(0)2相加，得到調(diào)制波， 該調(diào)制波與S角載波交截得到S_bu的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0074] 圖12和圖13中的叫，112，以0)1，以0)2為小常數(shù)，取值不必相等，不影響最終的穩(wěn) 態(tài)控制效果。
[0075] W上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可W做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，運(yùn)些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雙管型升降壓變換器的MIT模型參考自適應(yīng)控制方法，其特征在于： 1) 采用雙環(huán)控制架構(gòu)，其中，外環(huán)電壓環(huán)采用PI控制，內(nèi)環(huán)電流環(huán)采用MIT模型參考自 適應(yīng)控制； 2) 升壓階段、降壓階段的電流控制采用MIT模型參考自適應(yīng)控制，且采用相同的參考 模型，使升壓階段和降壓階段的電流環(huán)模型具有相同的動(dòng)靜態(tài)性能，消除模式切換導(dǎo)致的 系統(tǒng)非線性，避免電感電流振蕩和輸出電壓的波動(dòng)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙管型升降壓變換器的MIT模型參考自適應(yīng)控制方法，其特 征在于：所述參考模型即Fni(S)，為提高電流跟蹤性能，F(xiàn) ni(S)按式（1)進(jìn)行設(shè)計(jì)其中，I為阻尼系數(shù)，《"為固有角頻率，z = 1/T d，| d= I+? 7(2z)為新定義變量， Td為二階系統(tǒng)Fni(S)系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙管型升降壓變換器的MIT模型參考自適應(yīng)控制方法，其特 征在于：具體是指： ⑴電壓外環(huán)：采樣輸出電壓v。，電壓給定值Vraf與Vci作差，然后對(duì)電壓誤差值進(jìn)行比 例積分運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果影響內(nèi)環(huán)電流參考的幅值； (2)電流內(nèi)環(huán)： 1) 升壓階段：即當(dāng)輸入電壓瞬時(shí)值Vin與輸出電壓瞬時(shí)值V。滿足V in〈v。時(shí)，令S_ bu恒導(dǎo) 通，S_b。工作在高頻開關(guān)狀態(tài)； PI控制器的輸出信號(hào)與輸入電壓取樣值kvin ? I vin I相乘，相乘結(jié)果經(jīng)過參考模型Fni (s) 環(huán)節(jié)運(yùn)算處理得i*，i*先與采樣的電感電流求差，將誤差信號(hào)與i*相乘，相乘結(jié)果 再進(jìn)行U1倍的增益處理，再進(jìn)行積分運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果與初值MO) :相加并最后產(chǎn)生調(diào)制信 號(hào)，調(diào)制信號(hào)與三角載波交截得到S_bc]的驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 2) 降壓階段：即當(dāng)輸入電壓瞬時(shí)值Vin與輸出電壓瞬時(shí)值V ^滿足V in> V ^時(shí)，令S_ J亙 關(guān)斷，S_bu工作在尚頻開關(guān)狀態(tài)； PI控制器的輸出信號(hào)與輸入電壓取樣值kvin ? I vin I相乘，相乘結(jié)果經(jīng)過參考模型Fni (s) 環(huán)節(jié)運(yùn)算處理得i*，i*先與采樣的電感電流isaBI^求差，將誤差信號(hào)再與i*相乘，相乘結(jié) 果再進(jìn)行U 2倍的增益處理，再進(jìn)行積分運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果與初值k。(O)2相加并最后產(chǎn)生調(diào)制 信號(hào)，調(diào)制信號(hào)與三角載波交截得到S_bu的驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 其中，U1, U2，Icc(O)1, kc W2為常數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙管型升降壓變換器的MIT模型參考自適應(yīng)控制方法，其特 征在于： (1) 當(dāng)雙管型升降壓變換器為buck-boost拓?fù)鋾r(shí)，采樣電感電流isample為 (2) 當(dāng)雙管型升降壓變換器為boost-buck拓?fù)鋾r(shí)，采樣電感電流isample為U_b。。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙管型升降壓變換器的MIT模型參考自適應(yīng)控制方法，1)采用雙環(huán)控制架構(gòu)，其中，外環(huán)電壓環(huán)采用PI控制，內(nèi)環(huán)電流環(huán)采用MIT模型參考自適應(yīng)控制；2）升壓階段、降壓階段的電流控制采用MIT模型參考自適應(yīng)控制，且采用相同的參考模型，使升壓階段和降壓階段的電流環(huán)模型具有相同的動(dòng)靜態(tài)性能，消除模式切換導(dǎo)致的系統(tǒng)非線性，避免電感電流振蕩和輸出電壓的波動(dòng)。
【IPC分類】H02M3/156
【公開號(hào)】CN105141133
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510701839
【發(fā)明人】毛鵬, 王偉健, 張永宏, 胡凱
【申請(qǐng)人】南京信息工程大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年10月26日