[发明专利]一种IPOS变换器系统的控制方法

摘要

本发明公开了一种IPOS变换器系统的控制方法，采用平均电流双环控制策略，采用半分布式的控制架构，采用环形通信系统，可以保证每个模块的同步性能，可以获得非常好的电压和电流特性，对IPOS变换器系统加入前馈，减轻输入电压波动对输出电压的影响，降低IPOS变换器系统的闭环音频敏感度。

主权项

一种IPOS变换器系统的控制方法，所述IPOS变换器系统由多个模块在输入侧并联、输出侧串联组合而成，其特征在于，所述控制方法包括下列步骤：步骤S1，确定控制策略：对IPOS变换器系统的输入电流均流进行控制，采用平均电流双环控制策略，即电压外环和平均电流内环双环控制策略，电压外环的控制输出作为电流内环的参考输入，是DC/DC变换，输入电压波动很小，变压器初级侧电流等于模块输入电流，将采样环节都视为纯延迟环节，平均延迟时间取采样周期一半；步骤S2，确定控制架构：采用半分布式的控制架构，选择第一模块来测量输出电压并进行电压外环的控制，采用第一模块进行电压外环控制后，将所得到的参考电流值通过环形通信发送给其他模块，其他模块本地测量变压器初级侧电流，完成电流内环控制，由于所有模块得到的参考电流值是统一的，实现输入电流均流控制；步骤S3，确定通信系统对控制策略的影响：IPOS变换器系统中，，使用环形通信系统，其他模块的参考电流是由第一模块发送过来的，在这个过程中，存在通信延迟，不同模块的延迟不同，取该延迟为第N模块的延迟，即$T_d=\frac{N-1}{N}{T}_C$               (式1)；式1中：T_d为通信延迟，T_c为通信周期，第N模块的延迟为最大延迟情况，在最大延迟情况下都达到稳定，那么小于该延迟的情况也都稳定；步骤S4，设计补偿环节，包括以下步骤：S41，首先设计电流内环的补偿，电流内环的环路增益Γ_current为:${\mathrm{\Γ}}_{current}=K_{CC}\·G_i\·G_{id}\·LPF\·\frac{1}{F_m}\·\exp (-\frac{s}{2f_{sp}})$           (式2)；式2中：K_CC为电流测量转换系数；G_i为电流环控制补偿传递函数；G_id为变压器初级侧电流对占空比的传递函数；LPF为平均电流低通滤波器；F_m为PWM载波幅值；f_sp为电流采样频率；S42，然后将整个电流内环，当作为一个整体来看，算出其闭环传递函数G:$G=\frac{G_i}{F_m(1+{\mathrm{\Γ}}_{current})}$             (式3)；S43，最后得到整个电压外环的环路增益Γ_voltage:${\mathrm{\Γ}}_{voltage}=K_{VC}\·G_V\·G\·G_{vd}\exp (-\frac{s}{2f_r}-T_{d}s)$         (式4)；式4中，K_VC为电压测量转换系数；G_v为电压环控制补偿传递函数；G_vd为输出电压对占空比的传递函数；T_d为通信延迟，f_r是最大等效采样频率；G为整个电流内环的闭环传递函数；在电压外环中，通信延迟T_d是主要延迟，参考步骤S3，取整个环形通信最大延迟，即$T_d=\frac{N-1}{N}{T}_C=\frac{N-1}{{\mathrm{Nv}}_c}$            (式5)；式5中，v_c为通信速度；步骤S5，设计前馈：对IPOS变换器系统加入前馈，减轻输入电压波动对输出电压的影响，降低IPOS变换器系统的闭环音频敏感度，$K_{vf}=-\frac{V_{out}}{{V_{in}}^2}$              (式6)；式6中，V_out为第一模块的输出电压，其值通过环形通信系统发给其他模块；V_in为第一模块的输入电压，K_vf为IPOS变换器系统的前馈。