用于功率變換器的功率級的自適應雙階段識別控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于功率變換器的功率級的自適應雙階段識別控制方法以及相關的功率變換器。本發(fā)明具體涉及自動表征DC-DC變換器的功率級并且在雙重識別過程中響應于該表征調(diào)整控制律的功率變換器中的DC/DC變換。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有技術系統(tǒng)已經(jīng)通過借助對用戶來說方便和可使用的裝置手動調(diào)節(jié)控制器響應解決了 DC-DC變換器調(diào)諧的問題(例如[O])。在[O]中，可以認識到，DC-DC轉(zhuǎn)換功率級具有這樣的性能，其導致一種方便的方法，該方法用于按比例調(diào)節(jié)預先設計的補償器以使得其開環(huán)交叉頻率和相位裕度在功率級參數(shù)變化時近似保持恒定，適合于由終端用戶手動調(diào)諧而不必重新設計補償器。
[0003]自適應控制方法已經(jīng)被應用于DC-DC變換器調(diào)諧的問題。在[3]和[4]中應用了非參數(shù)方法，涉及添加正弦波干擾[3]或感應的環(huán)路振蕩[4]到系統(tǒng)中以測量諸如相位裕度的環(huán)路特性。然而，這些方法可能會受到例如在負載點調(diào)節(jié)應用中可能常見的外部干擾的影響，并且此外，可能會引入對輸出電壓的顯著的干擾而影響調(diào)節(jié)性能。
[0004]在[5]中，介紹了模型參考脈沖響應方法，其中，提出了兩種方法以表征系統(tǒng)的脈沖響應，涉及系統(tǒng)的一次性快速表征和長期統(tǒng)計表征。雖然可以在線使用[5]和[6]中提出的統(tǒng)計方法，但由于所需要的噪聲序列的長度，對于許多應用來說收斂時間太長，并且所引入的噪聲干擾可能是不希望。[5]中所建議的脈沖攝動方法需要反復引入實驗脈沖，同時，實施2-參數(shù)搜索以確定調(diào)節(jié)器參數(shù)。這會在調(diào)諧期間引入干擾，具有類似于[3、4]關于存在噪聲時對外部干擾的靈敏度以及非最佳收斂的缺點。
[0005][7]的控制器示出了能夠如何在于前饋控制器中使用LMS濾波器以調(diào)諧單個增益，但是沒有解決調(diào)節(jié)器的一般傳遞函數(shù)的自適應控制的問題。該問題在[8]和[9]中得以解決，其中，使用預測誤差濾波器(PEF)來基于預測誤差的功率的最小化來調(diào)諧環(huán)路。然而，針對控制器適應的偽開環(huán)需求可能導致初始輸出電壓調(diào)節(jié)遠小于所需要的，并且雙參數(shù)控制系統(tǒng)可能易于發(fā)散，并且因此，不穩(wěn)定的控制器可能導致某些情況。這些問題在[10]中得以解決，其中，利用PEF來調(diào)整兩個控制器之間的平衡。但是，仍然存在許多缺陷，例如:
[0006]i)針對預先設計和實現(xiàn)兩個控制器的要求對于許多用戶來說過于復雜；
[0007]ii)預測誤差的迭代最小化花費一些時間，這意味著由于控制器最初過于保守，因此在收斂時間期間對調(diào)節(jié)進行折衷。
[0008]iii)針對兩個固定的控制器中的公共狀態(tài)變量的要求意味著它們不能是積分控制器，并且改變控制器的積分增益的能力的這種缺乏是保持系統(tǒng)的脈沖響應的限制因素。
[0009]另外，[8]、[9]和[10]都將控制結構的類型限制為具有用于穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的前饋元件的ARMA(零/極/非整數(shù))類型結構。絕大多數(shù)控制器是PID，并且在能夠自動地調(diào)諧或調(diào)節(jié)PID補償器而不受限制方面存在明顯優(yōu)勢。
[0010]PCT/EP2014/063987涉及一種用于跨越終端用戶設計空間(例如，輸出電容)調(diào)節(jié)補償器的方法以及一種用于終端用戶配置補償器以使得選擇最合適的調(diào)整值的裝置。鑒于在改變功率級參數(shù)(例如，電容C)的同時保持原系統(tǒng)的響應是有利的，希望確定補償器必須改變以便實現(xiàn)類似的響應的方式。也就是說，可以通過下列方式來實現(xiàn)該目的，即，以通常的方式設計一種基礎補償器并且發(fā)明一種用于根據(jù)例如C的新值來改變補償以便維持系統(tǒng)性能的裝置。已經(jīng)顯示出，這種關系可以被保持，例如，如果以如下方式將PID控制器的比例增益Kp、積分增益Ki以及微分增益Kd從原始值改變:
[0011]F = Cnew/C,
[0012]Kinew=Ki^sqrt(F),
[0013]Kdnew = Kd*F,
[0014]Kpnew = Kp*F,
[0015]其中，!^為和仏表示原始卩加空制器的增益唧’原始的補償器系數(shù)集)，!^^、!^?、Kdnew分別表示用于維持系統(tǒng)響應的改變的值，并且Cnew和C表示體電容的新值和原始值。顯然，電容C被用作示例，并且系統(tǒng)不限于這一點，而是也可以以類似的方式調(diào)整其它參數(shù)(例如，L)的變化。
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[0022]KelIy，A.和K.Rinne的“Control of DC-DC Converters by Direct PolePlacement and Adaptive Feedforward Gain Adjustment”( in Applied PowerElectronics Conference.2005,Austin,Texas:IEEE)。
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2006)o
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