[发明专利]一种机载电源多路恒压输出的控制方法

权利要求书

1.一种机载电源多路恒压输出的控制方法，其特征在于，DC/DC多路分压变换模块向多路负载提供稳定的电压，所述DC/DC多路分压变换模块从AC/DC模块和/或储能模块获取电能。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，DC/DC多路分压变换模块具有多个二阶电子变换器，每个二阶变换器均至少向一路机载负载进行供电。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，建立电力电子变换器的切换控制器的控制模型，简称为切换系统模型，根据所述切换系统模型对二阶电力电子变换器进行控制，以输出恒定且满足负载需求的电压。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，输出恒定且满足负载需求的电压具体控制方式如下：

设模型为二阶，则二阶变换器的切换系统模型如下：

$\stackrel{\·}{x}=A_{i}x+b_i,i=1,2...m,---\left(1\right)$

其中的是系统的状态变量，是常数矩阵，对于二阶系统来说n_x＝2，m是切换系统子系统的个数；一般而言，x＝[x₁ x₂]^T，x₁为电感电流，x₂为输出电压，上标T表示向量转置；

设系统状态变量的期望值x_d为恒值，则得到误差系统函数是：

$\stackrel{\·}{e}=A_{i}e+k_i,k_i=b_i+A_i{x}_d,---\left(2\right)$

e＝x(t)-x_d(t)

k_i是定义的一个常数矩阵，(X(t)与一样)是系统的状态变量，x_d(t)实际上就是前面提到的状态变量期望值；

定义v_i(e(t))为切换子系统i的Lyapunov函数，表示为：

v_i(e(t))＝e(t)^TP_ie(t)+e(t)^TS_i，(3)

其中P_i为对称阵，满足下式：

$\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{P}_i\>0,\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{S}_i=0,---\left(4\right)$

其中α_i＞0为给定常数，M为相应维数的对称矩阵，S_i^T、A_i^T、k_i^T分别是S_i、A_i、k_i的转置，先求解不等式(4)和(5)得到P_i及S_i，进而按照式(3)计算v_i(e(t))；

选择切换控制规律，设σ(t)是开关切换信号，σ(t):[0,∞)→{1,...m}是时间的分段常数函数，σ(t)＝i表示当前系统运行在第i个子系统，针对误差系统式(2)，设定如下切换控制规律：

$\mathrm{\σ}\left(t\right)=\arg \underset{i\∈\{1,\mathrm{...}m\}}{\max }\left\{v_i\left(e\right(t\left)\right)\right\},---\left(6\right)$

式(6)表示选择Lyapunov函数最大的子系统作为当前子系统，使得系统切换到这个子系统工作；

根据输出误差e₂调节电流参考值x_d1，在理想状态下，电流参考值为x_d1＝I_L0；当存在参数不确定或输入电压与负载发生变化时，调节电流参考值为：

x_d1＝(1+β)I_L0＝u_cpI_L0(7)

其中β＝(k_p·e₂+kI∫e₂dt)/xd₂，k_p是PI补偿器的比例系数，k_I是PI补偿器的积分系数，e₂＝x₂-x_d2，x_d2为输出电压参考值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述二阶电子变化器包括Boost变换电路，根据电路基本规律得到Boost变换器的动态方程为：

$\stackrel{\·}{x}=A_{i}x+b_{i}U,---\left(8\right)$

其中x＝[x₁ x₂]^T＝[i_L v_C]^T，i_L为电感电流值，v_C为输出电压值，A_i、b_i分别为系统矩阵和输入矩阵，当设置子系统个数m＝3时，则n_x＝2，i＝1,2,3，U＝E，E为输入直流电源电压值，则有以下三个模式：

模式1：Boost变换电路开关S闭合，此时系统矩阵和输入矩阵分别为：

$A_1=\left[\begin{array}{cc}-\frac{r_L+r_S}{L}& 0\\ 0& -\frac{1}{(R+r_C)C}\end{array}\right],b_1=\left[\begin{array}{c}\frac{1}{L}\\ 0\end{array}\right],---\left(9\right)$

模式2：Boost变换电路开关S断开，同时电感电流i_L大于0，此时系统矩阵和输入矩阵分别为：

$A_2=\left[\begin{array}{cc}-\frac{1}{L}(r_L+r_d+\frac{{\mathrm{Rr}}_c}{R+r_c})& -\frac{R}{L(R+r_c)}\\ \frac{R}{(R+r_C)C}& -\frac{1}{(R+r_C)C}\end{array}\right],b_2=\left[\begin{array}{c}\frac{1}{L}\\ 0\end{array}\right],---\left(10\right)$

模式3：Boost变换电路开关S断开，同时电感电流i_L等于0，此时系统矩阵和输入矩阵分别为：

$A_3=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& -\frac{1}{(R+r_C)C}\end{array}\right],b_3=\left[\begin{array}{c}0\\ 0\end{array}\right],---\left(11\right).$