buck变换器的大信号分解解耦控制方法以及装置

摘要

本发明公开了一种buck变换器的大信号分解解耦控制方法以及装置，方法包括：将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变换器的大信号电路模型；对扰动部分进行前馈解耦；对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，使补偿后的电流环开环传递函数为一阶纯积分环节；及对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，使补偿后的电压环开环传递函数为单位系统。本发明可以分别对扰动部分、电流环被控对象以及电压环被控对象进行单独控制，从而使buck变换器的扰动控制、电压环动态特性控制、电流环动态特性控制成为互不影响的独立过程，实现解耦控制。

主权项

一种buck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为：$I_L\left(s\right)=\frac{1}{sL+r_L}\left\{\right(\left[V_o+\tilde{L}{\Phi }_i\left(s\right)+{\tilde{r}}_L{I}_L\left(s\right)\right]\frac{V_i\left(s\right)}{V_M}\frac{{\tilde{V}}_M}{{\tilde{V}}_i\left(s\right)}-V_o\}---\left(1\right)$$\frac{I_L\left(s\right)}{{\Phi }_i\left(s\right)}=\frac{1}{s}---\left(2\right)$其中，I_L(s)为电感电流的象函数；L、分别为变换器中的电感、实际测得的电感；r_L、分别为电感L的寄生电阻、实际测得的寄生电阻；V_M、分别为锯齿波的峰峰值，实际测得的锯齿波的峰峰值；V_o为输出电压；V_i(s)、分别为输入电压的象函数、实际测得的输入电压的象函数；Φ_i(s)为电流环的输入信号象函数；以及对所述电压环被控对象进行逆系统解耦及线性反馈将其补偿为伪线性系统以获取呈单位系统形式的电压环开环传递函数为：$V_o\left(s\right)=(\frac{1}{sC}+r_C)\{-I_o\left(s\right)+\frac{1}{H_1\left(s\right)}[I_o\left(s\right)+\frac{s\tilde{C}}{(1+s\tilde{C}{\tilde{r}}_C)}{\Phi }_i\left(s\right)\left]\right\}={\Phi }_i\left(s\right)---\left(3\right)$$\frac{V_o\left(s\right)}{{\Phi }_u\left(s\right)}=1---\left(4\right)$其中，V_o(s)分别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；r_C、分别为电容C的寄生电阻、实际测得的寄生电阻；I_o(s)为输出电流的象函数；H₁(s)为电流环反馈环节的象函数；Φ_u(s)为电压环的输入信号象函数。