[发明专利]一种DC/DC变换器并联外环均流控制方法

摘要

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种直流变换器并联外环均流控制器的DC/DC变换器并联外环均流控制方法。本发明包括将并联系统转换为小信号传递函数模型形式；根据占空比到输出电压的小信号开环传递函数获得内环电压控制器；求解单个模块的电压闭环输出阻抗；求解均流控制器的传递函数方程；利用H∞鲁棒控制中的回路成形理论，通过设置不同性能的频域加权函数来构造具有理想期望特性的均流环增益。本发明通过将均流控制器的设计转换为设置频域加权函数的鲁棒回路成形问题来进行处理，可以较方便的获得所期望的均流环路特性，特别是在缺乏各并联直流变换器模型差异及模型参数摄动信息的情况下可获得较好的鲁棒性能。

主权项

一种DC/DC变换器并联外环均流控制方法，其特征在于：(1)将并联系统转换为小信号传递函数模型形式，直流变换器的开环输入阻抗Yi1、Yi2，输出电流到输入电流的开环传递函数Ai1、Ai2，占空比到输出电流的开环传递函数Gid1、Gid2，输入电压到输出电压的开环传递函数Av1、Av2，开环输出阻抗Zol1、Zol2，占空比到输出电压的开环传递函数Gud1、Gud2，电压调节器Hv1、Hv2，PWM调制器的增益Fm1、Fm2；(2)根据占空比到输出电压的小信号开环传递函数Gud1获得内环电压控制器Hv1；(3)求解单个模块的电压闭环输出阻抗ZoN，N＝1，2和电压闭环的环路增益TvN，N＝1，2；单个模块在电压闭环控制下的输出阻抗ZoN，N＝1，2和TvN，N＝1，2其表达式分别为：Tv1＝Gud1Hv1Fm1Tv2＝Gud2Hv2Fm2Tv1和Tv2为电压闭环的环路增益；(4)求解均流控制器Hcs的传递函数方程Tv/Zo的表达式Hcs1＝Hcs2＝Hcs，电流不均衡度为：Δioio=Zcs2-Zcs1Zcs2+Zcs1=Zo2-Zo1Zo2+Zo1·11+Tcs]]>式中Δio＝io1‑io2为两模块输出电流的偏差，io＝io1+io2为负载电流，Tcs的表达式为：Tcs=HcsZo1+Zo2·(Tv11+Tv1+Tv21+Tv2)]]>Tcs为均流环增益不均流程度Δio/io被(1+Tcs)所抑制，Tv1≈Tv2＝Tv，Zo1≈Zo2＝Zo：Tcs≈TvZoHcs]]>Tv/Zo为单个直流变换器电压环增益与其输出阻抗之比，相当于均流环的开环传递函数；(5)利用H∞鲁棒控制中的回路成形理论，通过设置不同性能的频域加权函数W1和W2来构造具有理想期望特性的均流环增益Tcs：(5.1)选择加权函数进行回路成形：将G＝Tv/Zo成形为期望的开环形状，G＝Tv/Zo和加权函数W1，W2合并成为成形后的受控对象P＝W2GW1；(5.2)形成鲁棒控制器：(5.2.1)计算εmax：ϵmax=(infStabilize||IK(I+PK)-1M~-1||∞)-1=1-||N~M~||H2<1;]]>式中，和为P正规化分解，即且如果εmax＞1，则返回步骤(5.1)调整W1和W2；(5.2.2)选择ε＜εmax，形成鲁棒控制器||IHcs∞(I+PHcs∞)-1M~-1||∞≤ϵ-1]]>(5.2.3)组合H∞控制器和成形函数W1，W2，构成最终的均流控制器Hcs：Hcs=W1Hcs∞W2;]]>(5.2.4)将获得的均流控制器Hcs进行检验，确认其性能是否满足均流要求，若不满足则执行步骤(5.1)。