【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及开关变换器，具体涉及一种数字控制开关变换器的负载跳变动态性能优化方法。
技术介绍
1、随着dsp和fpga等数字控制芯片的发展，数字控制已广泛应用于电力电子变换器中。与模拟控制相比，数字控制具有硬件控制电路简单、控制参数可靠性高、易实现信息监测与智能控制等优点，但是在数字控制中，采样反馈信号、调节器计算、装载调制信号和更新占空比等过程都是串行处理的，并且需要消耗一定时间，因此会产生数字控制延时，数字控制延时会引起较大的相位滞后，在设计调节器时需要降低系统的截止频率，以保证系统相角裕度满足要求。降低系统的截止频率会导致变换器动态性能变差，使得变换器在负载跳变等动态过程的性能无法满足设计指标。
2、改善负载跳变动态性能的最有效方法是加入负载电流前馈，然而当变换器系统较为复杂时，负载电流前馈系数表达式较为复杂，难以离散化应用于数字控制，另一方面，该系数与后面所带容性负载的大小息息相关，不适用于要求变换器所带容性负载范围较大的场合。
3、改善负载跳变动态性能的另一种有效方法是加入快速电压环，即在电压快速变化时，使用一组较快的动态参数，从而改善变换器的动态性能，这在模拟控制中较容易实现。然而在数字控制中，一方面，其切入快速电压环和切出快速电压环的条件难以界定，若切出快速电压环较快，则效果不明显，若切出快速电压环较慢，则极易造成超调；另一方面，为了提高变换器的稳定性能，数字控制通常采用增量式pid进行控制环路计算，输出的控制量只与当前周期和前两周期的误差有关，计算量相对较小。当系统出现较大误差时，即使增
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请实施例提供一种数字控制开关变换器的负载跳变动态性能优化方法，本方法可以在不影响变换器稳态工作稳定性的前提下，极大地改善变换器的负载跳变动态性能，并且在容性负载需求较大的场合也能发挥较好的作用，且具有实现方法简单，恢复时间短，电压超调小等优点，可快速拓展到各类开关变换器拓扑应用中。
2、本申请实施例提供以下技术方案：一种数字控制开关变换器的负载跳变动态性能优化方法，包括：
3、步骤1：根据当前时刻变换器的输出电压采样值，计算所述输出电压采样值与基准电压的差值，根据所述差值确定当前变换器的工作状态，所述工作状态为稳态或动态；
4、步骤2：若所述变换器的工作状态为动态，则将所述变换器的增量式pid控制中的比例系数kp与积分系数ki分别设置为与所述差值正相关的函数；
5、和/或，确定所述差值大于设定的跳重载时的最小电压跌落值vdrop的累计次数，将所述变换器的位置式pid控制中的比例系数kp_position设置为与所述差值以及所述累计次数均正相关的函数；
6、若所述变换器的工作状态为稳态，则送入原有的增量式pid控制环路计算得到最终输出电压veaout，直接跳至步骤5；
7、步骤3：分别计算位置式pid控制的输出电压veaout_position与增量式pid控制的输出电压veaout_incremental；
8、步骤4：若所述变换器输出电压跌落，则取位置式pid控制的输出电压veaout_position与增量式pid控制的输出电压veaout_incremental中的较大值，作为最终输出电压veaout；若所述变换器输出电压上冲，取位置式pid控制的输出电压veaout_position与增量式pid控制的输出电压veaout_incremental中的较小值，作为最终输出电压veaout；
9、步骤5：将最终输出电压veaout送入定时器的比较值，更新下一周期变换器的占空比；
10、步骤6：下一个开关周期重复步骤1至步骤5，循环执行。
11、根据本申请一种实施例，步骤1中，根据所述差值确定当前变换器的工作状态，所述工作状态为稳态或动态，包括：
12、将所述差值与设定的跳重载时的最小电压跌落值vdrop，以及跳轻载时的最小电压过冲值vrise进行对比；
13、若所述差值小于设定的跳重载时的最小电压跌落值vdrop，且大于跳轻载时的最小电压过冲值vrise，则当前变换器的工作状态为稳态；若否，则当前变换器的工作状态为动态。
14、根据本申请一种实施例，步骤2中还包括：
15、若所述差值大于设定的跳重载时的最小电压跌落值vdrop，则确定所述差值大于设定的跳重载时的最小电压跌落值vdrop的累计次数，将所述变换器的位置式pid控制中的比例系数kp_position设置为与所述差值以及所述累计次数均正相关的函数；
16、若所述差值小于跳轻载时的最小电压过冲值vrise，则将所述变换器的增量式pid控制中的比例系数kp与积分系数ki设置为与所述差值正相关的函数。
17、根据本申请一种实施例，步骤1：根据当前时刻变换器的输出电压采样值，计算所述输出电压采样值与基准电压的差值，包括：
18、令位置式pid控制的基准电压vref_position低于增量式pid控制的基准电压vref_incremental；
19、计算所述输出电压采样值与位置式pid控制的基准电压vref_position的差值，获得第一差值；
20、计算所述输出电压采样值与增量式pid控制的基准电压vref_incremental的差值，获得第二差值。
21、根据本申请一种实施例，步骤2中，包括：
22、将所述变换器的增量式pid控制中的比例系数kp与积分系数ki设置为与所述第二差值正相关的函数；
23、同时，确定所述第一差值大于设定的跳载时的最小电压跌落值vdrop的累计次数，将所述变换器的位置式pid控制中的比例系数kp_position设置为与所述第一差值以及所述累计次数均正相关的函数。
24、根据本申请一种实施例，步骤3中，分别计算位置式pid控制的输出电压veaout_position与增量式pid控制的输出电压veaout_incremental，包括：
25、根据位置式pid控制进行环路计算，得到位置式pid控制的输出电压veaout_position，根据增量式pid控制进行环路计算，得到增量式pid控制的输出电压veaout_incremental。
26、根据本申请一种实施例，步骤5中还包括：
27、将最终输出电压veaout经过限幅后再送入定时器的比较值，更新下一周期变换器的占空比。
28、根据本申请一种实施例，步骤5中还包括：
29、将当前时刻记为k时刻，则上一控制周期中的时刻为k-1时刻，令上一控制周期中k-1时刻增量式pid控制的输出电压veaout_incremental(k-1)＝k时刻的最终输出电压veaout(k)。
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1.一种数字控制开关变换器的负载跳变动态性能优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，根据所述差值确定当前变换器的工作状态，所述工作状态为稳态或动态，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2中还包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1：根据当前时刻变换器的输出电压采样值，计算所述输出电压采样值与基准电压的差值，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤2中，包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，分别计算位置式PID控制的输出电压veaout_position与增量式PID控制的输出电压veaout_incremental，包括：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5中还包括：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5中还包括：
【技术特征摘要】
1.一种数字控制开关变换器的负载跳变动态性能优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，根据所述差值确定当前变换器的工作状态，所述工作状态为稳态或动态，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2中还包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1：根据当前时刻变换器的输出电压采样值，计算所述输出电压采样值与基准电压的差值，包...
【专利技术属性】
技术研发人员：王俊舟，董人熹，黄新泽，吴倩，
申请(专利权)人：洛阳隆盛科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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