[发明专利]基于鲁棒扰动观测器的DC-DC变换器动态补偿方法及系统

权利要求书

1.一种基于鲁棒扰动观测器的DC-DC变换器动态补偿方法，其特征在于，所述方法包括：

补偿参数计算步骤，获取DC-DC变换器的状态空间模型，并对所述状态空间模型的电压补偿控制器及电流内环补偿控制器分别求解，得到所述DC-DC变换器的状态空间模型动态补偿控制架构的所有参数；其中，对所述状态空间模型的电压补偿控制器求解方法为：基于鲁棒扰动观测器控制架构中的将电压补偿控制器求解进行模型匹配转化，使用扰动作用于控制对象的传递函数T₂、电压补偿控制器Q(_S)、扰动观测器T₃三个串联的传递函数矩阵逼近传递函数矩阵T₁求解电压补偿控制器：

对于最小相位系统，可以通过模型匹配转化计算得出电压补偿控制器的解；

对于非最小相位系统，可以通过线性矩阵不等式LMI对其进行求解，得到电压补偿控制器的解；

动态补偿控制步骤，根据动态补偿控制架构的所有参数进行DC-DC变换器动态补偿控制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述补偿参数计算步骤包括：

列写直流微网中各DC-DC变换器的微分方程，并将所述微分方程转化为状态空间模型的标准方程；

基于所述状态空间模型的标准方程，通过龙伯格观测器得到扰动观测器的状态空间方程；

对所述状态空间方程的电压补偿控制器求解，得到所述电压补偿控制器的解；

基于DC-DC变换器的动态结构图，对电流内环补偿控制器求解，得到所述电流内环补偿控制器的解；

将所述电压补偿控制器的解与电流内环补偿控制器的解代入传统控制结构，得到基于鲁棒扰动观测器的DC-DC变换器动态补偿控制架构的所有参数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述补偿参数计算步骤包括：

列写DC-DC变换器的微分方程：

其中，V_i为DC-DC变换器输出电压，I_ti为电感电流，I_Li为扰动电流，V_ti为buck变换器开关管后电压，R_ti为电感寄生电阻，L_ti为电感，C_ti为电容，D为占空比；

将DC-DC变换器转换为的状态空间模型的标准方程：

其中，V_i0、I_ti0、I_Li0分别为稳态点输出电压、电感电流、扰动电流， 为DC-DC变换器输出电压状态变量， 为电感电流状态变量；

选取载波幅值为±V_c，可得调制波V_r与平均值V_ti的关系：

其中，E为boost变换器电源电压；

可将V_ti＝V_r+E/2代入状态空间模型的标准方程，得到DC-DC变换器的标准状态空间方程形式。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述补偿参数计算步骤包括：

根据基尔霍夫定律和拉普拉斯变换得出DC-DC变换器中的电压电流关系：

其中，s为电压电流关系变量，I_ti(s)为电感电流变量函数，V_ti(s)为buck变换器开关管后电压变量函数，V_i(s)为DC-DC变换器输出电压变量函数，L_i为扰动电感，R_ti为电感寄生电阻，I_L(s)为扰动电流变量函数，C_ti为电容；

对DC-DC变换器动态补偿控制架构进行分解，可得：

其中，r为动态补偿控制架构输入扰动，K_pwm为PWM波开关频率；

当载波幅值为E/2时K_pwm为1，可得DC-DC变换器电流环补偿控制器的解为：

5.一种基于鲁棒扰动观测器的DC-DC变换器动态补偿系统，其特征在于，所述系统包括：

补偿参数计算模块，用于获取DC-DC变换器的状态空间模型，并对所述状态空间模型的电压补偿控制器及电流内环补偿控制器分别求解，得到所述DC-DC变换器的状态空间模型动态补偿控制架构的所有参数；其中，对所述状态空间模型的电压补偿控制器求解方法为：基于鲁棒扰动观测器控制架构中的将电压补偿控制器求解进行模型匹配转化，使用扰动作用于控制对象的传递函数T₂、电压补偿控制器Q(_S)、扰动观测器T₃三个串联的传递函数矩阵逼近传递函数矩阵T₁求解电压补偿控制器：

对于最小相位系统，可以通过模型匹配转化计算得出电压补偿控制器的解；

对于非最小相位系统，可以通过线性矩阵不等式LMI对其进行求解，得到电压补偿控制器的解；

动态补偿控制模块，用于根据动态补偿控制架构的所有参数进行DC-DC变换器动态补偿控制。