【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及變換器領(lǐng)域，具體涉及一種開關(guān)諧振變換器狀態(tài)軌跡控制狀態(tài)切換參數(shù)預(yù)測計算方法。
技術(shù)介紹
1、開關(guān)諧振變換器是一種通過電容器和開關(guān)管來實現(xiàn)電壓的變換的電子元件，且常規(guī)開關(guān)諧振變換器均設(shè)置有多種開關(guān)模式，以實現(xiàn)輸出電壓快速啟動和快速負(fù)載動態(tài)響應(yīng)。為了提高變換器的動態(tài)性能，需要設(shè)計狀態(tài)軌跡對應(yīng)開關(guān)模式的切換條件。如圖2所示的開關(guān)諧振變換器存在4種開關(guān)模式，該變換器在4個開關(guān)模式下依次循環(huán)切換，由mode1向mode2切換時，以及mode3向mode4切換時，切換條件為諧振電流大于等于對應(yīng)的切換參數(shù)，但由于原先固定的切換參數(shù)無法適應(yīng)不同的負(fù)載條件，影響變換器功率傳輸效率。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，特別創(chuàng)新地提出了一種開關(guān)諧振變換器狀態(tài)軌跡控制狀態(tài)切換參數(shù)預(yù)測計算方法，提高變換器的動態(tài)性能，從而改善變換器的動態(tài)響應(yīng)速度。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了一種開關(guān)諧振變換器狀態(tài)軌跡控制狀態(tài)切換參數(shù)預(yù)測計算方法，包括以下步驟：
3、s1：選取參數(shù)設(shè)計正交實驗表；
4、s2：根據(jù)開關(guān)諧振變換電路狀態(tài)，建立公式分析輸入電壓和負(fù)載；
5、s3：建立帶未知參數(shù)和輸入電壓和負(fù)載的數(shù)學(xué)模型；
6、s4：利用lm算法求解未知參數(shù)，得出切換參數(shù)計算式。
7、上述方案中：步驟s2還包括以下步驟：
8、s2-1：設(shè)穩(wěn)態(tài)輸出電壓保持恒定值為vo；
9、s2-2：根據(jù)
10、iout＝iload＝vo/r；
11、s2-3：計算開關(guān)諧振變換電路在mode?2和mode?4期間的諧振電感電壓的平均值；
12、根據(jù)基爾霍夫電壓定律進行計算，并得出mode?2期間的諧振電感電壓的平均值為(vin/2-vo)；
13、mode?4期間的諧振電感電壓的平均值為(vo-vin/2)；
14、其中，vin為開關(guān)諧振變換電路的輸入電壓，vo為穩(wěn)態(tài)輸出電壓保持恒定值；
15、s2-4：計算mode?2和mode?4期間的電感電流斜率；
16、mode?2期間的諧振電感電壓的平均值為(vin/2-vo)/lr；
17、其中，vin為開關(guān)諧振變換電路的輸入電壓，vo為穩(wěn)態(tài)輸出電壓保持恒定值，lr為諧振電感值；
18、mode?4期間的諧振電感電壓的平均值為(vo-vin/2)/lr；
19、s2-5：采用幾何分析方法，可得電感電流斜率為：
20、dil/dt＝(vin/2-vo)/lr＝(it-is)/(tsw/2-ts)
21、
22、其中，dil/dt為電感電流斜率，it是從mode?2到mode?3的切換時的諧振電流，ts為開關(guān)電容諧振變換器上下半橋時序時差；tsw為開關(guān)周期，is實際物理意義為mode1最大正向諧振電流，是mode1向mode2切換的條件參數(shù)，iout為輸出電流平均值；
23、輸出電流平均值iout、開關(guān)周期tsw和上下半橋時序時間差ts存在以下約束關(guān)系:
24、
25、其中fsw為開關(guān)頻率且fsw＝1/tsw；
26、s2-6：對步驟s2-5的計算式進行簡化。
27、上述方案中：步驟s2-6簡化后的計算式如下：
28、
29、其中，vin和lr是已知的電路參數(shù)，r為電阻，可根據(jù)負(fù)載檢測獲得，vo由控制器的輸入?yún)⒖贾禌Q定。
30、上述方案中：步驟s3建立模型如下：
31、is＝k*(vin+a)*(r+b)2+c；
32、其中，is為切換參數(shù)，k、a、b和c為模型參數(shù)。
33、上述方案中：步驟s4還包括以下步驟：
34、s4-1：將多組輸入電壓vin、電阻r和對應(yīng)的切換參數(shù)is的數(shù)據(jù)分別存儲在matlab向量中；
35、s4-2：根據(jù)數(shù)據(jù)和實驗經(jīng)驗設(shè)初始猜測值為k＝0.000000123381，a＝118.338189676784，b＝1334.346495829290，c＝-28；
36、s4-3：定義數(shù)學(xué)模型，并建立函數(shù)；
37、s4-4：定義殘差函數(shù)；
38、s4-5：擬合模型參數(shù)。
39、上述方案中：步驟s4-3建立的函數(shù)如下：
40、modelfunc＝@(params，vin，r)params(1)*(vin+params(2)).*(r+params(3)).^2+params(4)，該函數(shù)接受模型參數(shù)和輸入數(shù)據(jù)，即輸入電壓vin、電阻r，輸出計算得到的切換參數(shù)is，該函數(shù)實現(xiàn)了數(shù)學(xué)模型is＝k*(vin+a)*(r+b)^2+c，
41、其中，@()表示創(chuàng)建匿名函數(shù)，params(1)對應(yīng)k，params(2)對應(yīng)a，params(3)對應(yīng)b，params(4)對應(yīng)c。
42、上述方案中：步驟s4-3還包括將步驟s1中正交實驗表的觀測數(shù)據(jù)is與模型計算的is值進行比較，計算模型預(yù)測值與觀測數(shù)據(jù)值之間的差值；
43、上述方案中：步驟s4-4還包括以下步驟：
44、s4-4-1：通過matlab的lsqnonlin函數(shù)對模型進行非線性最小二乘擬合；根據(jù)提供的初始猜測值調(diào)整模型參數(shù)k、a、b和c，使得計算得到的電流值與觀測數(shù)據(jù)之間的差異最小；
45、s4-4-2：選擇levenberg-marquardt算法，并通過最小化殘差函數(shù)來估計最優(yōu)參數(shù)，并得到以下擬合結(jié)果如下：
46、k＝1.18707*10-7，a＝119.12241，b＝1341.51766，c＝-28.09194
47、s4-4-3：將擬合結(jié)果代入后的計算式如下：
48、is＝1.18707*107(vin+119.12241)*(r+1341.51766)2-28.09194。
49、綜上所述，本專利技術(shù)的有益效果是：能夠適應(yīng)不同的負(fù)載以及輸入電壓，得到合適的諧振電流應(yīng)力，保證開關(guān)電容諧振變換器的軟開發(fā)運行，降低變換器開關(guān)損耗，提高變換器傳輸效率，加快開關(guān)電容諧振變換器輸出電壓動態(tài)調(diào)節(jié)速度，同時計算參數(shù)可以根據(jù)不同的負(fù)載及電壓數(shù)據(jù)完成更新，具有自適應(yīng)效果。
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1.一種開關(guān)諧振變換器狀態(tài)軌跡控制狀態(tài)切換參數(shù)預(yù)測計算方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)諧振變換器狀態(tài)軌跡控制狀態(tài)切換參數(shù)預(yù)測計算方法，其特征在于：步驟S2還包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種開關(guān)諧振變換器狀態(tài)軌跡控制狀態(tài)切換參數(shù)預(yù)測計算方法，其特征在于：步驟S2-6簡化后的計算式如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)諧振變換器狀態(tài)軌跡控制狀態(tài)切換參數(shù)預(yù)測計算方法，其特征在于：步驟S3建立模型如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)諧振變換器狀態(tài)軌跡控制狀態(tài)切換參數(shù)預(yù)測計算方法，其特征在于：步驟S4還包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)諧振變換器狀態(tài)軌跡控制狀態(tài)切換參數(shù)預(yù)測計算方法，其特征在于：步驟S4-3建立的函數(shù)如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種開關(guān)諧振變換器狀態(tài)軌跡控制狀態(tài)切換參數(shù)預(yù)測計算方法，其特征在于：步驟S4-3還包括將步驟S1中正交實驗表的觀測數(shù)據(jù)Is與模型計算的Is值進行比較，計算模型預(yù)測值與觀測數(shù)據(jù)值之間的差值。
8.根據(jù)
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種開關(guān)諧振變換器狀態(tài)軌跡控制狀態(tài)切換參數(shù)預(yù)測計算方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)諧振變換器狀態(tài)軌跡控制狀態(tài)切換參數(shù)預(yù)測計算方法，其特征在于：步驟s2還包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種開關(guān)諧振變換器狀態(tài)軌跡控制狀態(tài)切換參數(shù)預(yù)測計算方法，其特征在于：步驟s2-6簡化后的計算式如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)諧振變換器狀態(tài)軌跡控制狀態(tài)切換參數(shù)預(yù)測計算方法，其特征在于：步驟s3建立模型如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)諧振變換器狀態(tài)軌跡控制狀態(tài)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：凌睿，童昭勝，劉家懿，王夢寒，何仕林，劉姝，傅航，黎森予，譚杰，汪雄飛，
申請(專利權(quán))人：重慶大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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