[发明专利]降压型变换器输入侧平均电流的控制方法

说明书

技术领域

本发明公开了降压型变换器输入侧平均电流的控制方法，属于电力电子技术领域。

背景技术

近20年来，电力电子技术得到了快速发展，各类电力电子变换器在化工、通信等领域得到了广泛应用，从输入、输出电压之间的大小关系可以将其分为升压型（简称boost）、降压型（简称buck），以及升/降压型变换器。目前，在中、大功率场合，尤其是功率因数校正场合，boost变换器得到了广泛应用。Buck变换器输入电流断续，因此多用于小功率变换场合，应用相对有限。近年来，升/降压型变换器，特别是双管级联型buck-boost、boost-buck变换器得到了国内外学者的广泛关注，涉及boost和buck两种变换器的控制，而且对输入电流多采用传统的线性控制方案，即平均电流控制技术。目前，boost变换器控制技术已经较为成熟，而buck变换器应用场合较少，控制技术相对有限。从改善buck变换器本身性能，或提高升降压型变换器控制性能角度出发，有必要对buck变换器的电流控制技术进行完善，发展更为有效的控制方法。

目前，在Buck变换器控制领域，较为成熟的电流控制方法有三种：峰值电流控制、传统平均电流控制（比例-积分控制，简称PI控制），以及电荷控制。

采用峰值电流控制方案时，为确保系统稳定，通常加入斜坡补偿。由于峰值电流与平均电流并不一一对应，尤其是电流纹波较大时，两者差异更加明显，因此在对输入电流或输出侧电感电流的控制精度要求较高的场合，峰值电流控制方案并不合适，例如功率因数校正场合和恒流充电应用场合等。

目前，buck变换器中的平均电流控制指的是对输出侧滤波电感电流的控制，使其平均值跟踪参考值，而非直接控制输入侧的平均电流；buck变换器采用传统平均电流控制方案时，电流环动态响应速度较慢。

电荷控制方案为一种非线性电流控制方案，电流环的动态响应速度比传统PI控制方案好。但是，由式（1）可以看出，采用该方案时，输入电流平均值与电压控制器的输出值之间存在一比例关系，而非完全相等，这在直流-直流变换器下并无问题，但在某些特殊场合，例如需要真正实时跟踪电流参考值的应用场合，必须确保积分电路的电容与开关周期取值相等，这不仅给电路参数设计增加了约束，而且在实际中因为电路参数温度漂移等问题也使得上述跟踪控制的目标很难实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了降压型变换器输入侧平均电流的控制方法。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

降压型变换器输入侧平均电流的控制方法，使降压型变换器中输入侧开关管电流跟踪输入电流基准值，具体包括如下步骤：

步骤1，将降压型变换器输出电压取样值K_v·v_o作为比较器的输入量，再用所述比较器求得输出电压基准值V_ref与该降压变换器输出电压取样值的差值，其中：K_v为小于1的常数，表示输出电压取样系数，v_o为降压变换器实际输出电压；

步骤2，利用步骤1中所述的差值计算输入电流基准值i^*；

步骤3，以上一个采样周期内滤波电感电流平均值的取样值<i_{L_s}>作为占空比运算单元的第一个输入量，将步骤2所述的输入电流基准值i^*放大K_i倍后作为占空比运算单元的第二个输入量，用第二个输入量除以第一个输入量，运算结果作为当前开关周期内降压变换器开关管的导通占空比，其中：K_i为小于1的常数，表示电流取样系数。

所述降压型变换器输入侧平均电流的控制方法，当降压变换器用于直流-直流变换场合时，步骤2的具体实施方法如下：由步骤1所述的差值作为PI控制器输入量，PI控制器输出量即为输入电流基准值i^*。

所述降压型变换器输入侧平均电流的控制方法，当降压变换器用于交流-直流变换场合时，步骤2的具体实施方法如下：由步骤1所述的差值作为PI控制器输入量，PI控制器输出量乘以放大倍数后得到输入电流基准值i^*；其中，所述放大倍数为降压型变换器输入电压取样值k_vin|v_in|，k_vin为小于1的常数，表示输入电压取样系数。