[发明专利]一种基于切换控制的直流-直流变换器的控制方法

权利要求书

1.一种基于切换控制的直流-直流变换器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，构建直流-直流DC-DC变换器的基本模型

所述基本模型包括DC-DC变换器、数模转换器ADC、切换控制器、DPWM模块单元、开关信号驱动器，其中，DC-DC变换器、数模转换器ADC、切换控制器、DPWM模块单元、开关信号驱动器依次连接，开关信号驱动器的输出端连接DC-DC变换器；

所述数模转换器用于对DC-DC变换器输出电压及电感电流进行采样处理，输出采样得到的离散信号；所述切换控制器用于根据离散信号进行误差追踪信号的处理，输出切换条件；所述DPWM模块单元用于根据切换条件产生用于对所述开关信号驱动器进行控制的切换信号；

DC-DC变换器的连续动态表示为：

x(t)＝[i_L,V_C]^T∈R²

其中，i_L表示电感电流，V_c为输出电压，r为电感寄生电阻，L为电感、C为电容，V_g为直流稳压电源，x(t)为状态变量，为x(t)的一阶导数，R²为实数集，A_σ、B_σ为状态参数，有两种取值情况；当σ取值为1和2时，即(A₁，A₂)和(B₁，B₂)；

步骤2，设计切换控制器的切换控制率

所述切换控制率表示为：

其中，表示(x(k)-x_e)^TP_i(x(k)-x_e)达到最小值时i＝σ(x(k))的取值，x_e＝[i_LeV_Ce]^T表示DC-DC变换器在开关断开、闭合两种不同状态的平衡参考值，i_Le、V_Ce表示在两种不同状态下的输出电压、电感电流；

x_e＝-(λA₁+(1-λ)A₂)^-1(λB₁+(1-λ)B₂)，其中λ为自由变量，通过调节λ的取值改变DC-DC变换器的输出参考值；

x(k)表示在状态变量x(t)＝[i_L,V_C]^T在经过数模转换器ADC的离散化之后的离散信号的值，T＝t_k+1-t_k表示数模转换器ADC离散采样间隔，且数模转换器的离散采样频率f_k＝1/T；式中T为一个有最大上界值的时变参数，即0＜T＜T_max，T_max为最大采样间隔值且为一个已知的给定参数；

P_i为切换控制率的待定参数矩阵，其中i代表DC-DC变换器的状态，可取为1或2；

步骤3，利用稳定性判据，求解控制率的待定参数矩阵P_i，从而得到切换控制率σ(x(k))；

步骤4，通过切换控制率对DC-DC变换器进行控制

在DC-DC变换器的状态输出后，通过模数转化器将连续的状态变量x(t)进行采样离散化后，将离散状态变量与参考输出值相比较得到的误差(x(k)-x_e)代入切换控制律中进行判断，确定切换控制律σ(x(k))的取值；切换控制律通过DPWM模块单元生成的切换信号，由开关信号驱动器实现对DC-DC变换器的开关元器件的控制，从而影响到DC-DC变换器的状态变量x(t)的输出值。