[发明专利]电压控制型DC/DC变换器的快速动态补偿控制装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种DC/DC变换器的动态补偿控制技术。

背景技术

对于中大功率的DC/DC变换器，当负载电流突变时，由于受电力电子器件开关频率、电压控制环带宽及滤波电路等的限制，由于控制系统整体上呈现低通特性，不同系统对高频信号具有不同的衰减和时延反应，因此其对占空比的线性调节比相对较慢，造成控制作用的滞后，使系统无法快速跟踪负载电流的需求的变化，造成电压的显著波动，严重时可能使输入电压范围较窄的敏感电子负载掉电。

为了改善直流电源负载变时的响应速度，减小输出电压的跌落，相关学者已经进行了深入研究。文献“具有最优动态响应的PWM型DC/DC变换器非线性控制新策略”，《中国电机工程学报》Vol.23(12)，2003.12，通过引入一个非线性积分器，并采用等间隔反向线性复位的方式，强制被控开关量平均值在每个完整的开关周期中严格等于控制基准来保证系统控制的快速性，但这种方法应用较为复杂，且依赖于较准确的系统参数，不便于过程化。

深圳航天科技创新研究院申请的专利号为CN200810100401.9，名为“具有快速动态响应的自适应数字DC/DC控制方法及变换器”的专利文件中，通过检测输出电压的不同变化量，采用切换两组具有不同动态性能的PID控制器的方式来调整DC/DC的动态性能。该技术方案与本发明申请在设计思路是不同的，但是没有本发明申请所涉及的针对过流情况的处置方法。

此外还有诸如采用单周期控法及电荷平衡的控制算法来获得DC/DC变换器快速动态响应的研究，但它们与本发明申请所提出的易于实现的工程设计方法的思路均不相同，切都没有涉及到本发明申请所涉及到的容性负载瞬间过流保护误动作规避及限流输出等问题的处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在负载突变时能抑制输出电压暂态波动的电压控制型DC/DC变换器的快速动态补偿控制装置及控制方法。

本发明的电压控制型DC/DC变换器的快速动态补偿控制装置包括电压控制器G_v、电压补偿模块VCM、电流限制模块CLM、PWM调制器，参考电压v_ref与DC/DC变换器输出电压反馈信号v_o的偏差为v_e，v_e送入电压控制器G_v运算得到正常运行的数字控制量v_c1，DC/DC变换器输出电压反馈信号v_o连同参考电压信号v_ref和电感电流i_L还被送入电压补偿模块VCM(Voltage Compensation Module)、用于对负载突变时的输出电压变化超过预设值△V后(跌落或上冲)的快速补偿，VCM输出的数字控制量为v_c2，电感电流i_L被送入电流限制模块CLM(Current Limiting Module)、用于处理容性负载投入时瞬时的限流并实现对DC/DC变换器一般工况下的限流输出功能，CLM输出的数字控制量为v_c3，v_c1、v_c2和v_c3合成最终的数字控制量v_c，经PWM调制器形成控制四个功率开关管通断的脉冲信号P₁、P₂、P₃和P₄，其中P₁和P₃驱动第一开关管Q₁和第三开关管Q₃，P₂和P₄驱动第二开关管Q₂和第四开关管Q₄。

本发明的电压控制型DC/DC变换器的快速动态补偿控制方法为：

(1)初始化，使v_c1＝0、v_c2＝0及v_c3＝0；