[发明专利]一种DC-DC变换器的混合控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及的是一种同时适应于CCM和DCM模式的DC-DC变换器的混合控制方法。

背景技术

DC-DC变换器广泛应用于便携装置，开关变换器因具有效率高、灵活的正负极性和升降压方式的特点，而备受人们的青睐。DC-DC变换器主要采用PWM（脉冲宽度调制）技术，是一类强非线性系统。一方面，DC-DC变换器中主开关的不同状态使DC-DC变换器工作于不同的拓扑；另一方面，DC-DC变换器又存在两种工作模式：电感电流连续模式（CCM）或者电感电流断续模式（DCM）。在传统控制策略的设计中，需要对两种工作模式分别建模，一是造成了DC-DC变换器控制策略设计的复杂，二是DC-DC变换器不能同时工作于两种工作模式（CCM或DCM），即很难在大负载变化范围内稳定工作。

从本质上讲，DC-DC变换器是一类典型的混合动态系统，同时存在离散和连续两个子系统。对于混合系统模型的建立，目前常用方法中有混合自动机模型，混合自动机是混合系统的一个形式化模型，由Alur等人在1993年提出（R. Alur, C. Courcoubetis, T. A. Henzinger and P.H.Ho. Hybrid Automata: An Algorithmic Approach to the Specification and Verification of Hybrid System[C]. Lecture Notes in Computer Science. LNCS 736, Springer-Verlag, 1993, 209-229. ），以其对离散和连续混合特性描述的直观性、可验证性，日益为人们所接受。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在上述不足，提供一种DC-DC变换器的混合控制方法，具体技术方案如下。

一种DC-DC变换器的混合控制方法，包括如下步骤：

（1）建立能同时工作于电感电流连续模式（CCM）和电感电流断续模式（DCM）的DC-DC变换器的混合自动机模型，根据DC-DC变换器电感电流纹波的大小，确定满足电感电流纹波要求的DC-DC变换器的开关频率f；

（2）计算出混合控制边界值：I_L、Δi_L和I_p，其中I_L为DC-DC变换器中电感电流的平均值，Δi_L为CCM模式下电感电流的纹波值，I_p为DCM模式下电感电流的峰值；

（3）通过逻辑判断，确定DC-DC变换器的工作模式：若I_L>Δi_L，则DC-DC变换器工作在CCM模式，反之，则工作在DCM模式；

（4）根据状态变量与由DSP控制计算出的边界条件的比较结果，输出主电路开关管导通或者闭合的控制信号，驱动主电路工作。

进一步的，上述的一种DC-DC变换器的混合控制方法中，当DC-DC变换器工作于CCM模式时，DC-DC变换器在q₁和q₂两种状态之间切换，若DC-DC变换器中电感电流i_L大于或等于I_L+Δi_L时，则由DSP输出控制信号使DC-DC变换器开关关断，DC-DC变换器由模态1（q₁）切换至模态2（q₂）；若电感电流i_L小于或等于I_L-Δi_L时，则由DSP输出控制信号使开关导通，DC-DC变换器由模态2（q₂）切换至模态1（q₁）。