[发明专利]一种多模式判别的Buck-Boost变换装置及其控制方法

说明书

一种多模式判别的Buck‑Boost变换装置及其控制方法，多模式判别的Buck‑Boost变换装置包括Buck‑Boost变换器，Buck‑Boost变换器的信息输出端连接采样电路的多路信息输入端，采样电路的采集信息输出端连接判别电路的信息处理输入端，判别电路的状态判定信息输出端连接控制电路的工作状态信息输入端，控制电路的脉冲波形输出端连接Buck‑Boost变换器的开关；Buck‑Boost变换器通过不同工作模式识别及控制方法，自动判别负载变化情况及其工作模式，针对完全电感供能模式和不完全电感供能模式采取对应的控制策略，实现对输出电压的快速调节，使其始终稳定在期望值，解决负载变化对变换器性能造成的影响，确保其应用效果。

技术领域

本发明属于电子设计技术领域，具体涉及一种多模式判别的Buck-Boost变换装置及其控制方法。

背景技术

DC-DC变换器是实现电气系统电能变换和传输的重要设备，具有加速平稳、响应速度快的特点。通常DC-DC变换器在满载时，工作于完全电感供能模式(CISM)，当系统输出负载从满载变到空载的过程中，系统的工作模式将会发生相应的变化，可能进入不完全电感供能模式(IISM)。DC-DC变换器目前在应用过程中，以Buck-Boost较为常见，采用该种结构的变换器能够充分适应电力系统及工业领域、民用领域等多个方面的应用需求，但具体使用环境下，Buck-Boost变换器负载变化将对其性能造成极大影响，很难在大负载变化范围内稳定工作，限制其应用情况。专利申请CN103199698A提供了一种Buck-Boost变换器的混杂控制方法，建立Buck-Boost变换器的混杂自动机模型；计算混杂控制方法的边界条件，并判断Buck-Boost变换器的具体工作模式；根据状态变量与边界条件的比较结果，由DSP输出主电路开关管的控制信号，驱动主电路工作；该发明能够将控制问题简化为边界计算和选择问题，使Buck-Boost变换器在大负载变化围内均能正常工作，具有算法简单和稳态精度高的特点，但是该控制策略在负载变化时没有考虑电感安秒平衡和电容充放电平衡，存在电路可能产生超调的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种多模式判别的Buck-Boost变换装置及其控制方法，分析DC-DC变换器的工作过程及其工作模式，针对完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM)分别提出了控制策略，系统自动判别负载变化情况并采取对应的控制方法，实现对输出电压的快速调节，使其始终稳定在期望值，解决负载变化对变换器性能造成的影响。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种多模式判别的Buck-Boost变换装置，包括Buck-Boost变换器1，所述Buck-Boost变换器1的信息输出端连接采样电路2的多路信息输入端，采样电路2的采集信息输出端连接判别电路3的信息处理输入端，判别电路3的状态判定信息输出端连接控制电路4的工作状态信息输入端，控制电路4的脉冲波形输出端连接Buck-Boost变换器1的开关；

所述的Buck-Boost变换器1的输出信息包括输入电压、电感电流、输出电流及输出电压。

所述的采样电路2包括分压电阻和霍尔电流传感器，分压电阻采集Buck-Boost变换器1的输入、输出电压，霍尔电流传感器采集Buck-Boost变换器1的电感电流和输出电流，分压电阻和霍尔电流传感器将采样到的多路信息发送至判别电路3。

所述的判别电路3包括串联的延迟器、求和电路、取绝对值电路和比较器组成；其中，延迟器保持前一时刻的平均电感电流，求和电路对前后两个时刻的平均电感电流I_L2、I_L1做差运算并取其绝对值；比较器将绝对值和设置的滞环宽度ΔI作比较，判断负载电流是否发生变化；对采集信息进行处理，自动识别输出负载是否发生变化，判定Buck-Boost变换器1的工作状态；发生变化，则判别电路3工作在暂态，否则，判别电路3工作在稳态；并将对应的工作状态发送至控制电路4。