[发明专利]基于描述函数法的级联DC-DC变换器稳定性分析方法

权利要求书

1.一种基于描述函数法的级联DC-DC变换器稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过小信号建模方法对级联系统中单级DC-DC变换器的线性部分进行线性建模，以得到第一线性传递函数；

通过描述函数法对所述DC-DC变换器的开关环节进行非线性建模，以得到描述函数；

通过变换器等效法对源变换器进行等效处理得到第二线性传递函数，并根据所述第二线性传递函数与所述描述函数的关系判定两级级联DC-DC变换器的稳定范围；以及

通过变换器等效法对负载变换器进行等效处理得到第三线性传递函数，并根据所述第三线性传递函数与所述描述函数的关系判定所述两级级联DC-DC变换器的稳定范围。

2.根据权利要求1所述的基于描述函数法的级联DC-DC变换器稳定性分析方法，其特征在于，判断所述两级级联DC-DC变换器的稳定性，具体包括：

根据所述描述函数的负倒数表达式绘制第一曲线；

根据所述第二线性传递函数绘制第二曲线；

根据所述第三线性传递函数绘制第三曲线；

分别通过所述第一曲线与所述第二曲线、所述第一曲线与所述第三曲线在复平面上的位置关系得到所述两级级联DC-DC变换器系统的稳定性结果。

3.根据权利要求2所述的基于描述函数法的级联DC-DC变换器稳定性分析方法，其特征在于，判断所述两级级联DC-DC变换器的稳定范围，包括：

当所述第二曲线与所述第一曲线在复平面上相离时，或当所述第三曲线与所述第一曲线在复平面上相离时，判定所述两级级联DC-DC变换器为稳定状态；

当所述第二曲线在复平面上包围所述第一曲线时，或当所述第三曲线在复平面上包围所述第一曲线时，判定所述两级级联DC-DC变换器为失稳状态；

当所述第二曲线与所述第一曲线在复平面上相交时，或当所述第三曲线与所述第一曲线在复平面上相交时，判定所述两级级联DC-DC变换器为临界稳定状态。

4.根据权利要求1所述的基于描述函数法的级联DC-DC变换器稳定性分析方法，其特征在于，

所述第一线性传递函数根据所述级联系统中单级DC-DC变换器的拓扑、控制参数、闭环反馈方式条件得到，其中，所述第一线性传递函数为：

其中，H(s)为系统的采样传递函数，k_p为PI调节器的比例系数，k_i为PI调节器的积分系数，s为拉普拉斯变量，D'为开关器件关断占空比，V_o为系统输出电压，I_L为电感电流，L为电感值，C为电容值，R为负载电阻值。

5.根据权利要求1或3所述的基于描述函数法的级联DC-DC变换器稳定性分析方法，其特征在于，所述第二线性传递函数为：

其中，Z_co1为源变换器的闭环输出阻抗，H₂(s)为负载变换器的采样传递函数，k_p2为负载变换器PI调节器的比例系数，k_i2为负载变换器PI调节器的积分系数，D₂'为负载变换器开关器件关断占空比，I_L2为负载变换器的电感电流，C₂为负载变换器的电容值，L₂为负载变换器的电感值。

6.根据权利要求1或3所述的基于描述函数法的级联DC-DC变换器稳定性分析方法，其特征在于，所述第三线性传递函数为：

其中，Z_ci2为负载变换器的闭环输入阻抗，H₁(s)为源变换器的采样传递函数，k_p1为源变换器PI调节器的比例系数，k_i1为源变换器PI调节器的积分系数，D₁'为源变换器开关器件关断占空比，V_in为系统输入电压，I_L1为源变换器的电感电流，C₁为源变换器的电容值，L₁为源变换器的电感值，s为拉普拉斯变量。