【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及dc-dc变换器，尤其涉及一种buck-boost dc-dc变换器的多目标参数优化设计方法。
技术介绍
1、dc-dc变换器的igbt在硬开关模式下工作时，存在开关损耗和导通损耗，随着工作频率的升高，其开关损耗将增加，从而造成内部局部温度升高，过高的温度可能会造成器件的永久性损坏。此外，dc-dc变换器的电感在工作时也会因磁滞效应、涡流效应，以及自身的电阻因素而发热，电感的参数若选择不当，则会造成电感损耗的急剧增加，电感温度升高后电感值会相应降低，甚至造成电感饱和，产生严重后果。然而，在实际设计过程当中，器件的散热能力有限，所以需要将变换器的发热限定在一定范围之内，以免温度过高使得变换器效能出现问题或者发生损坏。
2、虽然降低功耗可以提高变换器的效率，减少热损耗，但是，变换器的整体体积、波纹和功率损耗存在着相关关联、相互影响的关系，因此在对dc-dc变换器进行参数优化设计时，除了功率损耗，还需要考虑整体体积、输出电压波纹等其他重要参数，这些参数共同决定了变换器的性能和可靠性。然而现有的参数优化设计方法，没有使得变换器的功率损耗、整体体积和输出电压波纹等性能指标之间达到很好的平衡，不利于提高变换器的性能和可靠性。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种buck-boost dc-dc变换器的多目标参数优化设计方法，用以解决现有的参数优化设计方法没有使得变换器的功率损耗、整体体积和输出电压波纹等性能指标之间达到很好的平衡的问题。>
2、本专利技术实施例提供了一种buck-boost dc-dc变换器的多目标参数优化设计方法，所述方法包括：
3、选取变换器的输入电容量、输出电容量、并联相数、开关频率和电感量作为优化设计变量；
4、基于所述优化设计变量分别建立所述变换器的功率损耗评估函数、体积评估函数和波纹评估函数，并根据所述评估函数构建目标函数；
5、基于所述目标函数，采用遗传算法计算所述优化设计变量。
6、基于上述方法的进一步改进，所述体积评估函数为：
7、
8、式中，fvolume变换器的评估体积，c1为输入电容量，c2为输出电容量，nphase为并联相数。
9、基于上述方法的进一步改进，所述波纹评估函数为：
10、
11、式中，fripple为变换器的评估波纹，di为变换器的总电流波纹；
12、所述并联相数为两相时，
13、所述并联相数为三相，且1/3≤d≤2/3时，
14、所述并联相数为四相，且1/4≤d≤1/2时，
15、式中，d为占空比，δi为电流变化量。
16、基于上述方法的进一步改进，基于所述优化设计变量分别建立所述变换器的功率损耗评估函数、体积评估函数和波纹评估函数，并根据所述函数构建目标函数，包括：
17、基于所述优化设计变量分别建立所述变换器的功率损耗评估函数、体积评估函数和波纹评估函数；
18、将所述体积评估函数与所述波纹评估函数进行加权相加以构建体积波纹综合评估函数，所述体积波纹综合评估函数的表达式为：
19、f(nphase,n,c1,c2,f)＝x1fvolume+x2fripple；
20、式中，x1和x2为权重系数；
21、根据所述功率损耗评估函数和所述体积波纹综合评估函数构建目标函数。
22、基于上述方法的进一步改进，所述根据所述功率损耗评估函数和所述体积波纹综合评估函数构建目标函数，包括：
23、所述变换器具有buck状态和boost状态；所述变换器在buck状态和boost状态的功率损耗评估函数和体积波纹综合评估函数中的电流变化量δi不同；
24、将所述变换器在buck状态的所述功率损耗评估函数作为第一目标函数；
25、将所述变换器在buck状态的所述体积波纹综合评估函数作为第二目标函数；
26、将所述变换器在boost状态的所述功率损耗评估函数作为第三目标函数；
27、将所述变换器在boost状态的所述体积波纹综合评估函数作为第四目标函数。
28、基于上述方法的进一步改进，所述变换器在buck状态运行时，δi＝δibuck，
29、
30、所述变换器在boost状态运行时，δi＝δiboost，
31、
32、式中，δibuck为buck状态的电流变化量，δiboost为boost状态的电流变化量，v0,buck为buck状态的高压侧电压，v0,boost为boost状态的高压侧电压，f为开关频率，l为电感量。
33、基于上述方法的进一步改进，所述功率损耗评估函数的表达式为：
34、ploss＝pigbt+ploss,core+ploss,cu；
35、式中，ploss为变换器的评估功率损耗，pigbt为igbt损耗，ploss,core为电感磁芯损耗，ploss,cu为电感电阻损耗。
36、基于上述方法的进一步改进，所述igbt损耗的计算式为：
37、pigbt＝p1+p2；
38、
39、t＝1/f；
40、式中，p1为导通功耗，vq为igbt的导通压降，i0为流经igbt的电流平均值，vd为igbt的通态压降，f为开关频率，t为开断周期，ton为一个开断周期内的开通时间，toff为一个开断周期内的关断时间；p2为开关功耗，vdc为igbt两侧电压差，tq,on为igbt从完全关断切换至完全开通的时间，tq,off为igbt的从完全开通切换至完全关断的时间。
41、基于上述方法的进一步改进，所述电感磁芯损耗的计算式为：
42、
43、l＝al×n2；
44、式中，δb为磁通密度变化量，f为开关频率，α与β为经验参数，a与b为常数；ae为铁芯的截面积，l为电感量，n为电感线圈的匝数，al为自感系数。
45、基于上述方法的进一步改进，所述电感的电阻损耗的计算式为：
46、
47、式中，irms为电感的电流有效值，ρcu为电感绕组的电阻率，length为电感绕组的长度，s为电感绕组的横截面积。
48、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
49、1、本专利技术中，选取变换器的输入电容量、输出电容量、并联相数、开关频率和电感量作为优化设计变量，并基于上述优化设计变量建立功率损耗评估函数、体积评估函数和波纹评估函数，进而构建目标函数，采用遗传算法进行变换器的多目标参数优化设计，从而实现了变换器的功率损耗、整体体积和输出电压波纹的综合优化设计，有利于提高变换器的性能和可靠性。
50、2、本专利技术中提供了一个基于所述输入电容量、所述输出电容量和所述并联相数建立的体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Buck-Boost DC-DC变换器的多目标参数优化设计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述体积评估函数为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述波纹评估函数为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述优化设计变量分别建立所述变换器的功率损耗评估函数、体积评估函数和波纹评估函数，并根据所述函数构建目标函数，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述功率损耗评估函数和所述体积波纹综合评估函数构建目标函数，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述变换器在Buck状态运行时，ΔI＝ΔIBuck，
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述功率损耗评估函数的表达式为：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述IGBT损耗的计算式为：
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电感磁芯损耗的计算式为：
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述
...【技术特征摘要】
1.一种buck-boost dc-dc变换器的多目标参数优化设计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述体积评估函数为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述波纹评估函数为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述优化设计变量分别建立所述变换器的功率损耗评估函数、体积评估函数和波纹评估函数，并根据所述函数构建目标函数，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述功率损耗评估函数...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕清，王志远，孙德帅，范磊，赵林林，王龙，王平平，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：
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