[发明专利]一种用于非反相Buck-Boost变换器的统一模式控制方法

权利要求书

1.一种用于非反相Buck-Boost变换器的统一模式控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1：建立NIBB的平均值模型：

其中L、C、R分别NIBB变换器的电感、电流与电阻型负载，v_i、v_o分别是NIBB的输入电压与输出电压，i_L是NIBB的电感电流，i_load是电流源型负载，d₁、d₂分别是S₁、S₂的占空比，根据式(1)令微分项为零，得稳态变压比如下：

其中D₁、D₂分别是S₁和S₂的稳态占空比；

步骤S2：建立NIBB的线性变参数模型，将电压偏差值的积分列入系统状态变量，其中系统状态变量x为：

其中

联立式(1)，(3)，NIBB的模型表达为：

其中

令参考电压V_ref为常量，取负载电流i_load为扰动项，即w＝[i_load]；

步骤S3：确定NIBB的工作模式，定义等效占空比d为统一模式控制下的唯一输入控制量，建立统一模式控制的NIBB的线性变参数模型；使用等效占空比作为唯一的控制变量，取代开关S₁、S₂分别的占空比d₁、d₂这两个控制变量，其中等效占空比d的分段线性关系的定义为：

其中D_max、D_Buck、D_Boost是小于1的常数，典型的取值为D_max＝0.9，D_boost＝D_buc＝0.75。系数K_i与模式切换边界D_i的关系为：

联立式(3)～(6)，可得全运行范围的NIBB统一表达为：

其中

可变参数D_2x、v_x、i_x随不同模式和工作条件而变，这几个可变参量在Buck模式、扩展Buck模式、扩展Boost模式以及Boost模式下的值分别由式(8)，(9)，(10)给出：

由式(8)可知，D_2x取值在Buck模式与扩展Buck模式下是固定的，在扩展Boost模式与Boost模式下则分别与D₂及D₃相关，每个可变参量在确定的区域内取值；对等效占空比取值进行定义：

对于v_x，由于NIBB既工作在升压模式又工作在降压模式，即：

V_Imin＜V_o＜V_Imax (11)

选定

K₁＝K₂＝-K₃＝-K₄＝K (12)

则v_x和i_x的值由如下区间所决定：

v_x∈[KV_Imin,KV_Imax] (13)

i_x∈[KI_Lmin,KI_Lmax] (14)

这里选取K为0.1，由于NIBB模型中参数K的存在以B_d·d乘积形式出现，不同的K值可通过线性控制器的系数进行补偿，因此K数值选取对变量变化区域无影响；

D_2x取值在Buck模式与扩展Buck模式下是固定的，在扩展Boost模式与Boost模式下则分别与D₂及D₃相关，扩展Boost模式与Boost模式下D_2x的值不能同时在区间[D_max,1]内，令扩展Boost模式下的D_2x为：

联立(12)～(15)，可求得D₁-D₄的值。

步骤S4：运用线性矩阵不等式方法，对统一模式各工作模式下变换器的控制策略进行设计，设计控制策略时需要考虑的线性矩阵不等式约束条件为：李雅普诺夫稳定性条件、鲁棒性条件以及零极点配置条件。