用于控制具有N个开关单元的升压转换器的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于使用同步脉冲宽度调制来控制具有N个开关单元的升压转换器的方法，其中，N是不等于零的自然整数，所述方法包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制具有N个开关单元的升压转换器的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于控制具有N个开关单元的升压型转换器的方法。
[0002]本专利技术涉及一种DC/DC升压转换器，其是一种阶升DC电压转换器。

技术介绍

[0003]在混合动力车辆或电动车辆领域，已知的解决方案是在包括驱动电机4的电气组件10中采用升压转换器2，诸如图1所示。
[0004]在这样的电气组件10中，升压转换器2被放置在电压逆变器3和电机4的上游，被认为是动态电流源。
[0005]然而，升压转换器2被定位在电源1和输入滤波器的下游。
[0006]升压转换器2是DC
‑
DC类型的转换器。因此，其目的是为正在供电的负载供应大于或等于在输入端处测得的电压的DC电压。
[0007]这种类型的转换器是非最小相位系统。实际上，将输出电压与控制联系起来的传递函数(表示为H(s))在具有正实部的复平面中表现为零。
[0008]根据关于给定的稳定操作点的小信号模型开发和线性化，传递函数H(s)采用以下形式：
[0009][0010]其中，z1>0、p1<0、以及p2<0分别是传递函数H(s)的零点和极点。
[0011]此外，升压转换器是非最小相位系统，其输出响应最初是输入变化的反相。输出在朝向稳定点收敛之前趋于发散。这被称为输出电压的不稳定阶段。此外，其各种状态(一方面)与控制(另一方面)之间的关系是非线性的。
[0012]相应地，一个普遍的问题是对具有N个开关单元的升压转换器进行稳定且快速的控制，其中，N是非零自然整数。
[0013]值得注意的是，现有技术中已知的文献US 2017/0257038 A1描述了一种用于控制具有N个相位的升压转换器的方法，其中，N为非零自然整数。该方法旨在修改系统的斩波频率并在各个单元的控制命令之间添加相移，以避免DC母线的谐振频率。然而，这样的解决方案无法获得既稳定、动态又快速的控制。
[0014]相应地，众所周知的问题是获得对这种升压转换器的更稳定且更快速的控制，而不是使用对级联回路的控制，这些级联回路往往会限制对外部干扰效应的控制的动态范围。

技术实现思路

[0015]提供了一种用于使用同步脉冲宽度调制控制具有N个开关单元的升压转换器的方法，其中，N是非零自然整数，该转换器在输入端处从电压源接收DC电压V
输入
并在输出端处供应大于或等于输入电压V
输入
的输出电压V
输出
，该方法包括：
[0016]‑
测量所述升压转换器的输入电压V
输入
和输出电压V
输出
的步骤；
[0017]‑
确定被设计用于对该升压转换器的方程组进行全局线性化的输出向量y的步骤；
[0018]‑
计算该转换器的输出端处电负载的功率变化的步骤；
[0019]‑
根据该输出向量y的二阶导数该电负载的功率的导数以及所测得的输入电压V
输入
与输出电压V
输出
之比来确定该转换器的N个占空比的步骤；以及
[0020]‑
根据所确定的占空比来控制该转换器的每个开关单元的步骤。
[0021]因此，控制方法可以通过以下方式获得：经由全局线性化对具有N个开关单元的转换器进行非线性控制，并且通过确保误差的稳定渐近收敛的控制对非线性进行补偿。这种方法允许将DC
‑
DC转换器的输出电压(该电压是在电压逆变器的输入端处去耦电容器的端子两端测得的电压)调节到用户设置的设定点电压，同时保证了系统的整体稳定性，并提供了对外部干扰效应的控制的相对较好的反应性和动态行为。
[0022]有利地并且以非限制性的方式，当该转换器包括N>1个开关单元时，该确定N个占空比的步骤包括计算经过每个开关单元的能量流因此，可以考虑该转换器的动态行为来获得计算。
[0023]有利地并且以非限制性的方式，该确定N个占空比的步骤包括：
[0024]‑
通过应用以下公式，根据从第二个开关单元开始所计算的这些开关单元的能量流之和来计算第一个开关单元(k＝1)的占空比(α1)：
[0025][0026]有利地并且以非限制性的方式，该确定N个占空比的步骤包括：通过应用以下方程组，根据所计算的能量流来计算除第一个开关单元以外的每个开关单元的占空比：
[0027][0028]有利地并且以非限制性的方式，当该转换器包括单个开关单元时，该确定占空比的步骤包括应用以下方程：
[0029][0030]因此，当该转换器仅包括一个开关单元时，可以获得计算占空比的更简单的步骤。
[0031]有利地并且以非限制性的方式，该控制每个开关单元的步骤包括针对每个开关单元生成控制信号，该控制信号是所确定的占空比与对该转换器施加斩波频率的高频对称三角载波信号之间的逻辑比较的函数。有利地并且以非限制性的方式，该比较包括：
[0032]对于该第一个开关单元(k＝1)：
[0033]·
若α1≥载波1，则PWM1＝1；
[0034]·
若否，则PWM1＝0；
[0035]对于其他开关单元(k>1)：
[0036]·
若α
k
≥载波
k
，则PWM
k
＝1；
[0037]·
若否，则PWM
k
＝0；
[0038]其中，载波
k
与载波1相位偏移2qπ/N，其中，q是2的自然整数倍。
[0039]因此，该控制步骤基于简单的逻辑比较，确保了该步骤的快速执行。
[0040]有利地并且以非限制性的方式，对于每个开关单元，该升压转换器都包括电感，并且该输出向量还根据每个电感的所测得电流来进行计算。因此，可以以可靠的方式计算该输出向量。
[0041]有利地并且以非限制性的方式，每个电感的所测得电流的平均值是通过在最小值或最大值处对用于生成功率开关斩波的N个载波中的每个载波进行采样而获得的。
[0042]本专利技术还涉及一种电气组件，该电气组件包括DC电源、具有N个开关单元的升压转换器、DC
‑
AC电压转换器、电机、以及用于控制被设计用于实施如前文所述的方法的所述升压转换器的装置。
附图说明
[0043]在参照附图阅读通过非限制性示例给出的本专利技术的一个具体实施例的下文所呈现的说明时，本专利技术的其他特征和优点将会变得明显，在附图中：
[0044]‑
图1是根据本专利技术的电力供应器的示意性电路图；
[0045]‑
图2是根据本专利技术的第一实施例控制的具有N个相位的升压转换器的示意图，N是非零自然整数、此处大于3。
[0046]‑
图3是根据本专利技术的计算升压转换器的输出端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在同步脉冲宽度调制模式下控制具有N个开关单元的升压转换器(2)的方法，其中，N是非零自然整数，该转换器在输入端处从电压源接收DC电压(V
输入
)并在输出端处供应大于或等于输入电压(V
输入
)的输出电压(V
输出
)，该方法包括：
‑
测量所述升压转换器(2)的输入电压(V
输入
)和输出电压(V
输出
)的步骤；
‑
确定被设计用于对该升压转换器(2)的方程组进行全局线性化的输出向量(y)的步骤；
‑
计算该转换器的输出端处电负载的功率变化的步骤；
‑
根据该输出向量(y)的二阶导数该电负载的功率的导数以及所测得的输入电压(V
输入
)与输出电压(V
输出
)之比来确定该转换器的N个占空比(α
k
)的步骤；以及
‑
根据所确定的占空比(α
k
)来控制该转换器(2)的每个开关单元(k)的步骤。2.如权利要求1所述的方法，当该转换器包括N>1个开关单元(k)时，其特征在于，该确定N个占空比的步骤包括计算经过每个开关单元(k)的能量流3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该确定N个占空比的步骤包括：
‑
通过应用以下公式，根据从第二个开关单元开始所计算的这些开关单元的能量流之和来计算第一个开关单元(k＝1)的占空比(α1)：4.如权利要求2和3中任一项所述的方法，其特征在于，该确定N个占空比的步骤包括通过应用以下方程组，根据能量流来计算除第一个开关单元以外的每个开关单元(k>1)的占空比：5.如权利要求1所述的方法，当该转换器包括单个开关单元时，其特征在于，该确定占空比的步骤包括应...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：