【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于升压变换器，涉及一种恒功率负载下开环稳定运行的升压dc-dc变换器及其控制系统。
技术介绍
1、恒功率负载是实际工程领域中广泛存在的一类负载，例如，宋欣达等在文献“基于虚拟阻尼补偿的恒功率负载系统控制方法”（电机与控制学报, 2016, 20(8): 1-9）中指出：新能源汽车dc/dc电源模块驱动电机系统中，当电机稳态时转速恒定，可视为恒功率负载。杜文静等在文献“dc-dc 变流器带恒功率负载动态响应分析及级联系统稳定性预测”（电工技术学报, 2011, 26(增刊1): 83-90.）中指出：为满足新能源汽车本身电子设备的用电需求，在宽输入电压范围内，为提升电能变换的转换效率，常采用两级dc-dc电源的级联结构，前级为预调节器，可以实现整个系统的效率优化，而后级闭环调节的dc/dc电源模块则可以等效为恒功率负载。周素莹等在文献“多电飞机电源系统的负载稳定性分析”（航空计算技术，2002, 32(4): 93-95）中表明：在多、全电飞机系统中广泛应用的电力电子变换器和电作动器，一般都可视为恒功率负载。而周洁敏等在文献“基于simplorer的多电飞机恒功率负载仿真研究”（重庆理工大学学报（自然科学）, 2016, 30(5): 102-107）中预测：在未来的多、全电飞机高压直流配电系统中, 约有75%的负载为恒功率负载。
2、在恒功率负载下，其两端电压的提升意味着其电流的降低，以保持负载功率不变。因此，恒功率负载具有负阻抗特性，以致开环驱动恒功率负载的dc-dc变换器处于不稳定状态。为解决该问题，
3、针对未考虑寄生参数的dc-dc变换器驱动恒功率负载，当处于开环控制且电感电流连续模式下时，系统处于不稳定状态。例如，vlad grigore等在文献“dynamics of abuck converter with a constant power load”（29th annual ieee power electronicsspecialists conference (pesc), fukuoka, japan, 1998, 72-78）中通过分析未考虑寄生参数的开环控制电感电流连续模式下buck dc-dc变换器后发现：恒功率负载下buck dc-dc变换器在整个参数域均是不稳定性。而li yushan等在文献“current mode control forboost converters with constant power loads”中的研究结果表明：当未考虑寄生参数的开环控制下boost dc-dc变换器的负载为恒功率负载时，也在整个参数域处于不稳定状态。
4、在考虑寄生参数的dc-dc变换器驱动恒功率负载，虽然可以使系统在有限的参数域内使系统处于开环稳定状态，但寄生参数的值一般较小，以至其稳定区域非常有限。例如，khaligh alireza等在文献“realization of parasitics in stability of dc-dcconverters loaded by constant power loads in advanced multiconverterautomotive systems”（ieee transactions on industrial electronics, 2008, 55(6):2295-2305）中研究了寄生参数（包括功率开关的导通电阻、二极管的导通电阻、电感的串联等效电阻等）对驱动恒功率负载的开环控制buck dc-dc变换器稳定性的影响时指出：处于开环工作模式下，当考虑元器件寄生参数的存在，虽然可以在一定的寄生参数范围内使恒功率负载的buck dc-dc变换器稳定，但由于寄生参数的参数值一般很小，导致其参数稳定范围仍然很小。
5、因此，探索恒功率负载下能够开环稳定运行的dc-dc变换器对恒功率负载的驱动设计具有重要的意义，一直是行业研究的热点课题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种恒功率负载下开环稳定运行的升压dc-dc变换器及其控制系统，该变换器及其控制系统能够在恒功率负载下开环稳定运行。
2、为达到上述目的，本专利技术公开了一种恒功率负载下开环稳定运行的升压dc-dc变换器，包括第一耦合电感线圈、第一二极管、功率开关管、第二二极管、第二耦合电感线圈、第一电容及第二电容；
3、外部电压源的正极与第一耦合电感线圈的同名端相连接，第一耦合电感线圈的非同名端与第一二极管的正极、功率开关管的漏极及第二二极管的正极相连接，第一电容的一端与第一二极管的负极及第二耦合电感线圈的同名端相连接，第二二极管的负极与第二耦合电感线圈的非同名端、第二电容的一端及外部恒功率负载的一端相连接，外部电压源的负极与功率开关管的源极、第一电容的另一端、第二电容的另一端及外部恒功率负载的另一端相连接。
4、本专利技术所述恒功率负载下开环稳定运行的升压dc-dc变换器的进一步改进在于：
5、进一步的，外部电压源的输出电压 vi和外部恒功率负载两端电压 v2的关系为：
6、
7、其中， d为功率开关管的占空比。
8、进一步的， d∈(0, 1)。
9、进一步的，所述功率开关管为金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管、门极可关断晶闸管、集成门极换流晶闸管或mos控制晶闸管。
10、本专利技术公开了一种控制系统，包括控制器及恒功率负载下开环稳定运行的升压dc-dc变换器，所述恒功率负载下开环稳定运行的升压dc-dc变换器包括第一耦合电感线圈、第一二极管、功率开关管、第二二极管、第二耦合电感线圈、第一电容及第二电容，所述控制器的输出端与所述恒功率负载下开环稳定运行的升压dc-dc变换器中功率开关管q的栅极相连接。
11、本专利技术所述控制系统的进一步改进在于：
12、进一步的，在工作时，控制器输出pwm信号，并将所述pwm信号输入到功率开关管的栅极。
13、进一步的，通过调节pwm信号的占空比，以调节外部恒功率负载两端的电压 v2。
14、进一步的，外部电压源的输出电压 vi和外部恒功率负载两端电压 v2的关系为：
15、
16、其中， d为功率开关管的占空比。
17、进一步的， d∈(0, 1)。
18、进一步的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种恒功率负载下开环稳定运行的升压DC-DC变换器，其特征在于，包括第一耦合电感线圈（L1）、第一二极管（D1）、功率开关管（Q）、第二二极管（D2）、第二耦合电感线圈（L2）、第一电容（C1）及第二电容（C2）；
2.根据权利要求1所述的恒功率负载下开环稳定运行的升压DC-DC变换器，其特征在于，外部电压源（Vn）的输出电压Vi与外部恒功率负载（P0）两端电压V2的关系为：
3. 根据权利要求2所述的恒功率负载下开环稳定运行的升压DC-DC变换器，其特征在于，D∈(0, 1)。
4.根据权利要求1所述的恒功率负载下开环稳定运行的升压DC-DC变换器，其特征在于，所述功率开关管（Q）为金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管、门极可关断晶闸管、集成门极换流晶闸管或MOS控制晶闸管。
5.一种控制系统，其特征在于，包括控制器及权利要求1所述的恒功率负载下开环稳定运行的升压DC-DC变换器，所述控制器的输出端与所述恒功率负载下开环稳定运行的升压DC-DC变换器中功率开关管（Q）的栅极相连接。
6.根据权利要求5所
7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，通过调节PWM信号的占空比，以调节外部恒功率负载（P0）两端的电压V2。
8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，外部电压源（Vn）的输出电压Vi和外部恒功率负载（P0）两端电压V2的关系为：
9. 根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，D∈(0, 1)。
10.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述功率开关管（Q）为金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管、门极可关断晶闸管、集成门极换流晶闸管或MOS控制晶闸管。
...【技术特征摘要】
1.一种恒功率负载下开环稳定运行的升压dc-dc变换器，其特征在于，包括第一耦合电感线圈（l1）、第一二极管（d1）、功率开关管（q）、第二二极管（d2）、第二耦合电感线圈（l2）、第一电容（c1）及第二电容（c2）；
2.根据权利要求1所述的恒功率负载下开环稳定运行的升压dc-dc变换器，其特征在于，外部电压源（vn）的输出电压vi与外部恒功率负载（p0）两端电压v2的关系为：
3. 根据权利要求2所述的恒功率负载下开环稳定运行的升压dc-dc变换器，其特征在于，d∈(0, 1)。
4.根据权利要求1所述的恒功率负载下开环稳定运行的升压dc-dc变换器，其特征在于，所述功率开关管（q）为金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管、门极可关断晶闸管、集成门极换流晶闸管或mos控制晶闸管。
5.一种控制系统，其特征在于，包括控制器及权利要求1所述的恒功率负载...
【专利技术属性】
技术研发人员：纪健超，王发强，
申请(专利权)人：西安航科创星电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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