[发明专利]电容电流双频率脉冲序列控制方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子设备，尤其是一种电容电流双频率脉冲序列控制方法及其装置。

背景技术

相对于传统的线性稳压电源，开关变换器因体积小、重量轻和效率高等优异性能得到广泛应用。目前，开关变换器普遍采用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)和脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation，PFM)技术来实现对输出电压的控制。PWM调制技术通过调整控制脉冲的宽度以实现对输出电压的控制，是一种恒定频率的控制方法，具有反馈控制环路设计简单的优点，但存在轻载效率低、动态响应速度慢、电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)严重等缺点；PFM调制技术通过改变控制脉冲的频率以实现对输出电压的控制，它有效解决了轻载效率低的问题，但由于开关频率随输入电压或负载的改变而变化，因而增加了反馈控制环路和EMI滤波器的设计难度。

脉冲序列(Pulse Train，PT)调制是一种与PWM和PFM完全不同的调制方法，它通过调整两组频率相同、占空比不同的高低控制脉冲组合方式来实现对变换器的调节，是一种非线性离散调制方法。PT调制不需要误差放大器及相应的补偿网络，具有控制器实现简单、对输入和负载的变化动态响应速度快等优点，已引起学术界和工业界的广泛关注。当PT控制变换器工作在电感电流断续导电模式(Discontinuous conduction mode，DCM)时，电感电流在一个开关周期起始时刻始终为零，因而电感储能变化量为零，电感不影响能量传递过程，但DCM开关变换器的带载能力有限，电感电流峰值较高且输出电压纹波较大。当PT控制变换器工作在电感电流连续导电模式(Continuous conduction mode，CCM)时，若电感电流在一个开关周期起始时刻不相等，则电感储能变化量不为零，电感将参与能量传递过程。因此，电感储能变化量间接影响了PT控制CCM开关变换器的输出电压，使控制器对输出电压的调节具有滞后性,导致开关变换器出现低频振荡现象且瞬态响应速度较慢。

针对PT控制CCM开关变换器存在低频振荡问题，已有学者提出谷值电流PT控制方法、电容电流PT控制方法等。稳态时，这些控制方法的脉冲序列循环周期由多个高脉冲和多个低脉冲组成，电感电流和输出电压纹波大，影响变换器的稳态性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种开关变换器的控制方法，使之克服现有脉冲序列控制工作在电感电流连续导电模式时的技术缺点，具有稳态时脉冲序列循环周期恒为“1高脉冲+1低脉冲”的组合方式，电感电流、输出电压稳态纹波小，稳定性和抗干扰能力强，负载瞬态性能好等优点，适用于多种拓扑结构的开关变换器。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：

电容电流双频率脉冲序列控制方法，在每个开关周期开始时刻，检测输出电压，得到信号V_o，检测输出滤波电容的电流，得到信号i_c；将V_o、开关管脉冲信号V_P和输出电压基准值V_ref送入到第一脉冲选择器PS1产生脉冲信号SS和SS1；将SS和第一脉冲产生器PGH产生的脉冲信号VH1送入到第一受控恒定时间计时器CT1产生信号HH；将i_C、HH和第一电容电流基准值I_ref1送入到第一脉冲产生器PGH产生脉冲信号VH和VH1；将SS1和第二脉冲产生器PGL产生的脉冲信号VL1送入到第二受控恒定时间计时器CT2产生信号LL；将i_C、LL和第二电容电流基准值I_ref2送入到第二脉冲产生器PGL产生脉冲信号VL和VL1；将VH、VL、SS和SS1送入到第二脉冲选择器PS2产生脉冲信号V_P，用以控制变换器开关管的导通和关断。

进一步的，所述第一电容电流基准值I_ref1为预设的电容电流基准值，是直接设定的电容电流峰值或由输入、输出反馈量产生的与输入量或输出量有关的电容电流峰值。

所述第二电容电流基准值I_ref2为预设的电容电流基准值，是直接设定的电容电流谷值或由输入、输出反馈量产生的与输入量或输出量有关的电容电流谷值。