[发明专利]用于控制开关电子电路的方法

说明书

为此，本发明涉及一种用于控制将电压源u连接至负载R的开关电子电路并且形成具有输出y和多个操作模式i的系统的方法，其中至少一些操作模式可因此通过遵循切换律σ来被激活。根据本发明，提供了以下步骤：‑测量该系统的具有均衡值x^r的状态变量x；‑将至少一个参数p引入该系统，该参数代表电路操作的电气未知量的测量误差；‑从状态监视器估计参数并对其应用李雅普诺夫函数；‑从中推导出系统的均衡值以便获得控制律。

技术领域

本发明涉及电子领域，且尤其涉及控制开关电子电路。

背景技术

开关电子电路的类别包括功率转换器。这些设备在用于调整由电源向负载提供的功率的家庭和工业应用中得到非常广泛的应用。图1中所解说的是典型反激式(flyback)DC-DC转换器。该转换器包括初级电路和次级电路。初级电路包括电压源，该电压源与变压器的初级绕组和开关S串联连接。电感器L被添加以对变压器建模。次级电路包括变压器的次级绕组，该次级绕组通过二极管D连接到电阻式负载R。电容器C与次级绕组和二极管并联连接。电阻器R_esr与电容器C相串联地被添加，以对因电容器C引起的损耗进行建模。与二极管不同，晶体管可以被控制。输入电压源V_e是理想电压源，即没有任何串联电阻且功率无限。初级L的电感器也是理想的，即没有任何串联电阻或磁损耗。二极管和晶体管是理想的(传导模式下的电压为零)。变压器也被假定为理想的。

转换器可以在三种模式下运行：

·模式1：电感器L从电压源V_e收集能量，而电容器C则为负载R供应功率。

·模式2：电感器L中所收集的能量流入变压器中，为电容器C充电并为负载R供应功率。

·模式3：电容器C为负载R供应功率。

如果在周期中仅模式1和2处于活动状态，则转换器将以CCM(连续导通模式)工作。如果模式3处于活动状态，则系统将在DCM(不连续导通模式)下工作，即模式1中存储在电感器中的能量被完全地转移到模式2中的电容器。

已知的实践是基于线性时不变(LTI)系统模型来控制这些转换器。这些方法导致局部稳定性。它们通常用两个回路来实现，即快速电流回路和电压回路。

电子组件的小型化已使得开发比较便宜的系统成为可能。附加地，在低电流水平下工作以降低损耗是有利的。在该上下文中，转换器的切换频率起着根本性的作用：切换频率可被增加到的频率越高，电子部件可被小型化的程度及损耗降低的程度就越大。

然而，这种小型化呈现出稳健性问题：由于组件较小，响应时间短，使系统对变化更加敏感。

已经设想在稳定控制律的设计中将这些转换器的显式混合性质纳入考虑，这些稳定控制律尤其基于开关仿射系统模型。

下面描述适用于这种反激式DC-DC转换器的开关仿射系统模型的一个示例以及相应的操作条件。表示法将如下：由前N个整数组成的集合由K＝{1，...，N}表示，并且如果维数N-1的单纯形为一组矩阵A＝{A₁,…,A_N}的凸组合由表示，其中λ∈Λ_N。对于所有维度，单位矩阵由I表示。

这样的转换器是可按如下的开关状态空间的形式进行建模的开关系统：