[发明专利]开关式DC-DC变换器的数字预测控制系统与方法

权利要求书

1.一种开关式DC-DC变换器的数字预测控制系统与方法，其特征在于：该控制系统包括：采样和A/D转换模块、预测模块、控制算法模块以及DPWM模块，上述模块与受控的开关式DC-DC变换器连接起来，构成一个闭环系统，采样和A/D转换模块对DC-DC变换器主功率电路当前采样周期的输出电压进行检测并转换为数字信号，并将该实测值的数字信号作为预测模块的输入，预测模块根据前一周期和当前周期的输出电压实测值，通过线性外推法，估算出下一采样周期的输出电压值，以补偿数字控制系统存在的控制延时；

具体方法是：

1)在第k采样周期的开始，采样和A/D转换模块获取输出电压的实测值y(k)；

2)将前一周期和当前周期的输出电压实测值y(k)导入预测模块计算出第k+1采样周期的输出电压值y^*(k+1)，即：y^*(k+1)＝2×y(k)-y(k-1)，将y^*(k+1)、y(k)分别与给定电压V_ref通过两个比较器分别比较，得到k+1采样周期的预估偏差e^*(k+1)，和k采样周期的实测偏差e(k)；

3)将e^*(k+1)和e(k)导入控制算法模块计算出功率管占空比的增量Δd(k+1)，并与k周期的占空比控制量相加，得到k+1采样周期的功率管占空比d(k+1)；

4)检测d(k+1)，如果满足0≤d(k+1)≤1的范围限制要求，通过DPWM模块在k+1采样周期的开始生成PWM信号，否则以下限0或上限1输出PWM信号；

5)主功率电路由上述PWM信号控制功率管的通断状态，从而调整输出电压；

6)将5)输出电压经采样电路再一次被采样和A/D转换模块获取，依次经过预测模块、控制算法模块和DPWM模块形成新的PWM信号控制功率管。如此循环保证控制系统的稳定。