[发明专利]一种Boost变换器控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力电子变换器控制技术，特别涉及一种新型Boost变换器控制方法。

背景技术

Boost变换器是一种结构非常简单，使用场合较广的升压型直流变换器，在开关稳压电源、光伏发电系统、直流电机能量回馈制动等变流装置中得到广泛应用。稳定的直流电压对设备的安全稳定高效运行至关重要，因此如何实现Boost变换器输出电压稳定，提高其对输入电压、负荷等变化的抗干扰能力是提高Boost变换器性能的关键。

传统的单电压环反馈控制存在响应速度较慢，在系统受到干扰较大时候超调量很大的缺点；电流内环电压外环的双环控制策略尽管提高了系统的响应速度，但是对于输入电压、输出电流变动情况下的输出电压波动仍不能很好消除。其他的诸如反步法非线性控制、模糊控制、混沌控制等方法增加了控制的复杂性，不利于控制系统的设计。

发明内容

本发明是针对电流内环电压外环的双环控制对于输入电压、输出电流变动情况下的输出电压波动不能很好消除的问题，提出了一种新型Boost变换器控制方法，利用输入电压前馈与输出电流前馈消除二者的变动对输出电压的影响。

本发明的技术方案为：一种新型Boost变换器控制方法，其特征在于，在电流内环电压外环的双环控制基础上，将输入电压与负载电流的前馈引入到电流参考的生成环节，消除输入电压与负载电流的变动对输出电压的干扰，简化电流环节，得到电压环传递函数为：

，其中G_cvC为电压环补偿函数，U_C为输出电压直流稳态分量，U_i为输入电压直流稳态分量，I_L为电感电流直流稳态分量，R为负载等效电阻的直流稳态分量，Δu_Cref为电压环参考电压交流小信号分量，Δu_i为输入电压的交流小信号分量，Δi_r为输出电流的交流小信号分量， H_u为电压采样环节的传递函数，H_i为电流采样环节的传递函数，K_u为输入电压前馈系数，K_i为输出电流前馈系数；令：

  ，则消除Δu_i与Δi_r的变动引起的Δu_C的变化。

本发明的有益效果在于：本发明新型Boost变换器控制方法，显著的提高了Boost变换器的输出电压稳定能力，减小输出电压稳态误差，并且在负荷突变过程中有效减小输出电压的暂态突变。本发明所提方法概念清晰，前馈环节设计方法简单，控制效果显著。

附图说明

图1为Boost变换器拓扑图；

图2为Boost变换器工作波形图；

图3为Boost变换器内电流环控制框图；

图4为电流环等效后未加前馈控制的Boost变换器电压环控制框图；

图5为加入前馈控制的Boost变换器电压环控制框图；

图6为双环控制方式与本发明所提出的双环加前馈控制方式输出电压比较图；

图7为双环控制方式与本发明所提出的双环加前馈控制方式输出电压局部放大比较图；

图8为双环控制方式与本发明所提出的双环加前馈控制方式负荷突变时输出电压比较图。

具体实施方式

本发明通过将输入电压与负载电流的前馈引入到电流参考的生成环节，消除二者的变动对输出电压的干扰，提高Boost变换器的稳压能力。

本发明的技术方案如下：

1）Boost变换器的建模

图1所示为Boost变换器，其中：u_i为低压侧电源；L为升压电感；S为MOSFET开关管；Do为二极管；C为滤波电容；r为负载等效电阻；i_L为电感电流；i_Do为通过二极管的电流；i_C为电容电流；u_C为输出电压，i_r为输出电流。