[发明专利]基于参数最优化方法的变换器并联系统的效率优化方法

权利要求书

1.一种基于参数最优化方法的变换器并联系统的效率优化方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1、建立Buck变换器并联系统的效率优化问题数学模型；

Buck变换器并联系统效率η的计算式如下

其中，V_o为系统的输出电压，I_o为并联系统的负载电流，I_i为第i个并联模块的输出电流，i＝1,2,…,n，n为并联模块数，α_i、β_i和γ_i分别为第i个并联模块的效率系数，效率系数值的计算公式如下所示：

其中，D为变换器系统的导通占空比，R_oni为第i个并联模块开关器件的导通电阻，R_Li为第i个并联模块的电感等效电阻，V_in为变换器系统的输入电压，t_oni为第i个并联模块开关器件的开通时间，t_offi为第i个并联模块开关器件的关断时间，f为变换器系统的开关频率，L_i为第i个并联模块的电感值，V_on为第i个并联模块二极管的导通压降；

为使式(1)的并联系统效率取最大值，效率优化问题的数学模型描述为：

求解目标函数的最小值，目标函数的公式为：

约束条件为：

其中，I_iN表示第i个并联模块的额定电流，I_id表示第i个并联模块电感电流连续的最小值；

步骤2、将带约束的效率优化问题转化为无约束问题；

利用等式约束消去目标函数中的第n个变量，即：

将式(4)代入式(3)，则目标函数转化为：

利用式(6)所示的变量替换消除原优化问题中的不等式约束：

I_i＝I_id+(I_iN-I_id)sin²x_i (6)

将式(6)代入式(5)，式(3)述的带约束的优化问题转化为等价的无约束优化问题；

步骤3、求解并联系统的效率优化问题；

对x_i的一阶偏导数如式(8)所示：

其中ΔI_i＝I_iN-I_id；

令式(8)等于零可得：

sin(2x_i)＝0 (9)

或

式(10)表示的方程组用矩阵形式描述，如式(11)所示：

AX＝B (11)

其中：

通过矩阵初等变换，变换矩阵A为对角阵M：

M＝PA (12)

其中：

Q＝2α_nα_n-1ΔI_n-1m+2(α_n-1+α_n)ΔI_n-1，

根据式(12)可得A的逆矩阵为：

因此，式(11)的解为：

X＝A^-1B (13)

即：

如果根据式(14)求解得到0≤sin²x_i≤1时，将求解出的sin²x_i的值代入式(6)，即得到并联系统电流优化分配时各模块的电流值I_i；

如果根据式(14)求解得到sin²x_i＜0或sin²x_i＞1，则x_i的值使用式(9)的解，将式(9)求解出的x_i的值代入式(6)，即得到并联系统电流优化分配时各模块的电流值I_i；

按步骤3中的优化结果进行并联模块电流分配，可实现Buck变换器并联系统的效率优化。