Boost型DC/DC變換器的預(yù)測無差拍控制器設(shè)計
3.1 預(yù)測方法
預(yù)測電壓和電流的方法有很多,為便于變換器的數(shù)字方式實現(xiàn),必須采用一種簡單有效的預(yù)測方法。線性外插的預(yù)測方法不僅計算量小,每次預(yù)測過程至多需要兩次乘法和一次加法,而且對變換器寄生參數(shù)不敏感,可得到較精確的預(yù)測量。線性外插的預(yù)測過程如圖2所示。圖中,iB1T1,iB1T2為采樣電流;upre,ipre分別為預(yù)測電壓、電流;uB1T1,uB1T2為采樣電壓。本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/175757.htm
線性外插法的預(yù)測方式可表示為:
ipre=2iB1T2-iB1T1,upre=2uB1T2-uB1T1 (3)
該方法需采樣兩個電流值進(jìn)行預(yù)測,考慮到延遲,在采樣第二個值后已經(jīng)不能計算當(dāng)前周期的占空比,這決定了每個控制節(jié)拍必須包含兩個開關(guān)周期。
3.2 控制策略
預(yù)測電壓經(jīng)過PI控制器得到控制電流,根據(jù)控制電流與預(yù)測電流之間的誤差就可計算出下個節(jié)拍的占空比。Boost變換器電感兩端的電壓在開關(guān)導(dǎo)通期間為Uin,在開關(guān)關(guān)斷期間為U-Uin,因此,經(jīng)過兩個相同占空比的周期,電感電流的變化量為:
與經(jīng)典的峰值電流模式控制相比,預(yù)測無差拍控制可在兩個開關(guān)周期內(nèi)將電流調(diào)整到控制量,提升了動態(tài)響應(yīng)速度;此外,采用前緣調(diào)制的變換器不存在次諧波振蕩的問題,節(jié)省了斜率補(bǔ)償設(shè)計;最后,線性外插的預(yù)測方法不僅計算量小,便于變換器的數(shù)字方式實現(xiàn),而且對系統(tǒng)參數(shù)不敏感,具有很好的魯棒性。
4 電壓環(huán)控制設(shè)計
電流模式通過對電感電流的控制,改變了系統(tǒng)的極點,受控對象的傳輸函數(shù)由二階變成了一階,因此電壓環(huán)的補(bǔ)償變得簡單,一般采用經(jīng)典的PI控制。應(yīng)用在Boost變換器中的無差拍控制結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖中,用線性外插法得到預(yù)測電流和預(yù)測電壓,用預(yù)測電流與控制電流的誤差計算下個控制節(jié)拍的占空比。環(huán)路中各模塊的傳輸函數(shù)為:G1(s)為從i到U的傳輸函數(shù),G1(s)=(1-d)(-sLeq+R)/(RCs+2);G2(s)為ic到i的傳輸函數(shù),G2(s)≈1;H(s)為PI控制的傳輸函數(shù),H(s)=(KpTis+Kp)/(Tis);
由于電壓環(huán)包括:電壓預(yù)測器、PI控制器、采樣器和變換器,因此其開環(huán)傳輸函數(shù)為:
L(s)=Hs(s)Hpre1(s)H(s)G1(s) (6)
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