[发明专利]用于功率变换器的功率级的自适应双阶段识别控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于功率变换器的功率级的自适应双阶段识别控制方法以及相 关的功率变换器。本发明具体涉及自动表征DC-DC变换器的功率级并且在双重识别过程中 响应于该表征调整控制律的功率变换器中的DC/DC变换。

背景技术

现有技术系统已经通过借助对用户来说方便和可使用的装置手动调节控制器响 应解决了DC-DC变换器调谐的问题(例如[0])。在[0]中，可以认识到，DC-DC转换功率级具有 这样的性能，其导致一种方便的方法，该方法用于按比例调节预先设计的补偿器以使得其 开环交叉频率和相位裕度在功率级参数变化时近似保持恒定，适合于由终端用户手动调谐 而不必重新设计补偿器。

自适应控制方法已经被应用于DC-DC变换器调谐的问题。在[3]和[4]中应用了非 参数方法，涉及添加正弦波干扰[3]或感应的环路振荡[4]到系统中以测量诸如相位裕度的 环路特性。然而，这些方法可能会受到例如在负载点调节应用中可能常见的外部干扰的影 响，并且此外，可能会引入对输出电压的显著的干扰而影响调节性能。

在[5]中，介绍了模型参考脉冲响应方法，其中，提出了两种方法以表征系统的脉 冲响应，涉及系统的一次性快速表征和长期统计表征。虽然可以在线使用[5]和[6]中提出 的统计方法，但由于所需要的噪声序列的长度，对于许多应用来说收敛时间太长，并且所引 入的噪声干扰可能是不希望。[5]中所建议的脉冲摄动方法需要反复引入实验脉冲，同时， 实施2-参数搜索以确定调节器参数。这会在调谐期间引入干扰，具有类似于[3、4]关于存在 噪声时对外部干扰的灵敏度以及非最佳收敛的缺点。

[7]的控制器示出了能够如何在于前馈控制器中使用LMS滤波器以调谐单个增益， 但是没有解决调节器的一般传递函数的自适应控制的问题。该问题在[8]和[9]中得以解 决，其中，使用预测误差滤波器(PEF)来基于预测误差的功率的最小化来调谐环路。然而，针 对控制器适应的伪开环需求可能导致初始输出电压调节远小于所需要的，并且双参数控制 系统可能易于发散，并且因此，不稳定的控制器可能导致某些情况。这些问题在[10]中得以 解决，其中，利用PEF来调整两个控制器之间的平衡。但是，仍然存在许多缺陷，例如：

i)针对预先设计和实现两个控制器的要求对于许多用户来说过于复杂；

ii)预测误差的迭代最小化花费一些时间，这意味着由于控制器最初过于保守，因 此在收敛时间期间对调节进行折衷。

iii)针对两个固定的控制器中的公共状态变量的要求意味着它们不能是积分控 制器，并且改变控制器的积分增益的能力的这种缺乏是保持系统的脉冲响应的限制因素。

另外，[8]、[9]和[10]都将控制结构的类型限制为具有用于稳态调节的前馈元件 的ARMA(零/极/非整数)类型结构。绝大多数控制器是PID，并且在能够自动地调谐或调节 PID补偿器而不受限制方面存在明显优势。

PCT/EP2014/063987涉及一种用于跨越终端用户设计空间(例如，输出电容)调节 补偿器的方法以及一种用于终端用户配置补偿器以使得选择最合适的调整值的装置。鉴于 在改变功率级参数(例如，电容C)的同时保持原系统的响应是有利的，希望确定补偿器必须 改变以便实现类似的响应的方式。也就是说，可以通过下列方式来实现该目的，即，以通常 的方式设计一种基础补偿器并且发明一种用于根据例如C的新值来改变补偿以便维持系统 性能的装置。已经显示出，这种关系可以被保持，例如，如果以如下方式将PID控制器的比例 增益K_p、积分增益K_i以及微分增益K_d从原始值改变：

F＝C_new/C，

K_inew＝K_i*sqrt(F)，

K_dnew＝K_d*F，

K_pnew＝K_p*F，