以及用于按比例調(diào)節(jié)該控制律的參數(shù)的裝置，該功率變換器還包括用于確定該功率級(jí)的響應(yīng)的裝置；
[0055]用于通過(guò)表征所述響應(yīng)而識(shí)別功率級(jí)的至少一個(gè)其它參數(shù)的裝置;并且其中，所述用于調(diào)整控制律的裝置包括用于根據(jù)所述響應(yīng)的特性進(jìn)一步調(diào)整控制律的裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0056]將參照附圖，其中:
[0057]圖1示出了DC-DC功率變換器以及其在斜升期間的輸出電壓和電感；
[0058]圖2示出了具有兩個(gè)零點(diǎn)和兩個(gè)極點(diǎn)的控制律的傳遞函數(shù)；
[0059]圖3示出了調(diào)整為不同的輸出電容的傳遞函數(shù)；
[0060]圖4示出了原始的控制律(補(bǔ)償器)和經(jīng)調(diào)整的控制律的波特圖；
[0061]圖5示出了軟斜升期間的輸出電壓、電感電流和平均電感電流；
[0062]圖6示出了使用適用于所識(shí)別的電容的更新的控制律(補(bǔ)償器)的DC-DC功率變換器的響應(yīng)；
[0063]圖7示出了負(fù)載階躍響應(yīng)；以及
[0064]圖8示出了負(fù)載階躍響應(yīng)表征系統(tǒng)；
[0065]圖9示出了當(dāng)a = 0.5時(shí)的矢量u(目標(biāo)響應(yīng))；
[0066]圖10示出了當(dāng)a = 0.5時(shí)的矢量y;
[0067]圖11示出了當(dāng)a = 0.2時(shí)的矢量u;
[0068]圖12示出了當(dāng)a = 0.2時(shí)的矢量y;
[0069]圖13示出了當(dāng)a = 0.8時(shí)的矢量u;
[0070]圖14示出了當(dāng)a = 0.8時(shí)的矢量y;
[0071]圖15示出了當(dāng)a = _0.5時(shí)的矢量u;
[0072]圖16示出了當(dāng)a = _0.5時(shí)的矢量y;
[0073]圖17示出了從二階脈沖響應(yīng)得到的矢量u;
[0074]圖18示出了從二階脈沖響應(yīng)得到的矢量y;
[0075]圖19示出了可自動(dòng)調(diào)諧的補(bǔ)償器；以及
[0076 ]圖20示出了降壓變換器的輸出電壓和電感電流，其中在4.0ms時(shí)啟動(dòng)的表征導(dǎo)致此后改進(jìn)的負(fù)載階躍響應(yīng)。
【具體實(shí)施方式】
[0077]本發(fā)明涉及用于識(shí)別功率級(jí)的參數(shù)的雙階段識(shí)別過(guò)程。在第一階段中，在功率變換器的軟啟動(dòng)期間識(shí)別體電容，以便預(yù)先初始化補(bǔ)償器參數(shù)。在第二階段中，通過(guò)表征負(fù)載階躍響應(yīng)來(lái)識(shí)別功率級(jí)的其它參數(shù)，并且此外，根據(jù)該結(jié)果進(jìn)一步調(diào)整補(bǔ)償。
[0078]圖1示出了包括開(kāi)關(guān)的功率級(jí)11的DC-DC變換器的軟啟動(dòng)機(jī)制，所述功率級(jí)包括電感12、輸出電容器13以及補(bǔ)償器14，補(bǔ)償器14實(shí)現(xiàn)用于控制功率級(jí)11的開(kāi)關(guān)15、16的控制律。在軟啟動(dòng)斜升期間，電感電流必須對(duì)輸出電容器13進(jìn)行充電。在輸出電壓達(dá)到其期望的設(shè)定點(diǎn)之前，連接至DC-DC變換器的負(fù)載設(shè)備通常處于有效復(fù)位狀態(tài)，并且因此可以假設(shè)在軟啟動(dòng)斜升期間這些負(fù)載設(shè)備沒(méi)有汲取電流。由于施加于電容器的總電荷與最終電壓和其電容C成正比，所以電容C可以被估計(jì)為所施加的電荷的函數(shù)。從在軟啟動(dòng)斜升期間所施加的平均電流iL,AVC和斜坡時(shí)間(△ T)，可以容易地確定所施加的電荷，其中，AV是斜坡起始電壓與斜坡結(jié)束電壓之間的差值。因此，所估計(jì)的電容C為:
[0079]c=iL’AVG*( ΑΤ/Δν)
[0080]在斜升期間存在明顯的負(fù)載電流的情況下，通過(guò)在斜坡已經(jīng)結(jié)束之后測(cè)量電流并且從平均斜坡電流值中減去該值來(lái)校正在計(jì)算中使用的平均電流iL, AVG。
[0081]圖2示出了幅度相對(duì)于頻率的變化以及離散時(shí)間“類型3”補(bǔ)償器的傳遞函數(shù)(實(shí)現(xiàn)兩零點(diǎn)-兩極點(diǎn)加積分器傳遞函數(shù))?；卺槍?duì)功率級(jí)參數(shù)的期望值的已知的設(shè)計(jì)方程式的極點(diǎn)和零點(diǎn)的布置在參數(shù)識(shí)別完成之前給出了控制環(huán)路的操作的期望的起始點(diǎn)。
[0082]已在輸出電容方面對(duì)補(bǔ)償器進(jìn)行了重新參數(shù)化，使得因此當(dāng)施加較大量的電容時(shí)可以應(yīng)用按比例調(diào)節(jié)。這在圖3中被示出，其中，實(shí)線曲線示出了功率級(jí)的幅度對(duì)頻率(線31a)以及環(huán)路增益L(線32a)，并且指示預(yù)期的環(huán)路行為。圖3的虛線示出了在具有較大量的電容的系統(tǒng)中可以如何實(shí)現(xiàn)相同的環(huán)路帶寬，如針對(duì)功率級(jí)的幅度的虛線曲線31b和針對(duì)環(huán)路增益的虛線曲線32b所示。
[0083]可以通過(guò)將補(bǔ)償器的零點(diǎn)移動(dòng)相應(yīng)的量來(lái)實(shí)現(xiàn)按比例調(diào)節(jié)，這導(dǎo)致與原始系統(tǒng)相同的環(huán)路帶寬。也就是說(shuō)，如果電容值成為四倍，則LC帶寬減半，并且零點(diǎn)位置與它們的原始值相比必須在頻率上減半。以這種方式，為了最佳性能，補(bǔ)償器可以利用所估計(jì)的電容值通過(guò)針對(duì)輸出電容值C的歸一化和按比例調(diào)節(jié)的過(guò)程來(lái)修改補(bǔ)償。
[0084]在圖4中也示出了該調(diào)整。從補(bǔ)償器調(diào)整(曲線41a、41b和42a、42b)明顯看出，PID類型的比例增益和微分增益可以被相等地調(diào)整。
[0085]在圖5中示出了DC-DC變換器的軟啟動(dòng)。作為時(shí)間的函數(shù)，圖5a示出了輸出電壓，圖5b示出了電感電流，并且圖5c示出了平均的電感電流。在軟啟動(dòng)斜坡的結(jié)束處的平均電感電流被示出為指示電容器被完全充電的峰值。
[0086]為了進(jìn)一步示出本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，圖6示出了示例性的DC-DC變換器的功率級(jí)識(shí)別和控制系統(tǒng)，借此，根據(jù)在軟啟動(dòng)斜坡的結(jié)束處的平均電感電流，電容被識(shí)別為4000微法。在這種情況下，環(huán)路已經(jīng)被補(bǔ)償假定1000微法。6ms后，所識(shí)別的電容值被更新?？梢钥闯?，通過(guò)系統(tǒng)的輸出電容的識(shí)別，改善了瞬態(tài)響應(yīng)。
[0087 ]返回到圖5，很明顯，沒(méi)有干擾被弓I入控制環(huán)路以識(shí)別電容。
[0088]因此，電容的識(shí)別和從預(yù)先確定的補(bǔ)償器進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整的簡(jiǎn)單裝置的組合表達(dá)了在DC-DC變換器的性能和成本上的顯著的優(yōu)勢(shì)，并且對(duì)于更加復(fù)雜的識(shí)別過(guò)程用作有益的前階段。
[0089]雙階段識(shí)別過(guò)程的第二階段使用負(fù)載階躍響應(yīng)。負(fù)載階躍響應(yīng)是DC-DC變換器的非常重要的動(dòng)態(tài)特性，但是該響應(yīng)取決于變換器的環(huán)路增益/相位和開(kāi)環(huán)輸出阻抗兩者。雖然環(huán)路增益/相位改變閉環(huán)輸出阻抗，但是具有類似的環(huán)路特性的變換器可以具有不同的負(fù)載階躍響應(yīng)。因此，與表征環(huán)路帶寬/相位裕度的方法相比，基于表征負(fù)載階躍響應(yīng)的形狀的方法是有利的。
[0090]為了表征負(fù)載階躍響應(yīng)，有必要具有表示期望的響應(yīng)的目標(biāo)負(fù)載階躍響應(yīng)。與目標(biāo)負(fù)載階躍響應(yīng)相比，表征方法識(shí)別負(fù)載階躍響應(yīng)的顯著特征。記住，響應(yīng)的幅度隨負(fù)載階躍幅度和邊緣速率變化，例如，涉及該響應(yīng)與目標(biāo)響應(yīng)之間的差異的某一函數(shù)(即，減法)的方法將會(huì)是有問(wèn)題的。參照?qǐng)D7，目標(biāo)負(fù)載階躍(a)表示期望的響應(yīng)的特性;為了比較，示出了欠阻尼(b)響應(yīng)和過(guò)阻尼(C)響應(yīng)。
[0091]如圖8所示，為了表征負(fù)載階躍響應(yīng)以及量化與目標(biāo)響應(yīng)匹配得如何，負(fù)載階躍響應(yīng)(U)被施加于濾波器81。
[0092]經(jīng)濾波的負(fù)載階躍響應(yīng)被乘以負(fù)載階躍響應(yīng)(參見(jiàn)級(jí)83)，并且通過(guò)積分器84進(jìn)行積分，以便確定負(fù)載階躍響應(yīng)與目標(biāo)負(fù)載階躍響應(yīng)之間的匹配程度。
[0093]需要延遲82來(lái)從濾波器移除第一樣本。濾波器可以被設(shè)計(jì)為目標(biāo)負(fù)載階躍響應(yīng)的逆濾波器，使得與目標(biāo)響應(yīng)完全匹配的負(fù)載階躍響應(yīng)導(dǎo)致來(lái)自濾波器的零輸出(忽略第一樣本)，并且因此經(jīng)濾波的負(fù)載階躍響應(yīng)和原始負(fù)載階躍響應(yīng)的乘積的積分為零。
[0094]例如，考慮由矢量u(圖9)表示的目標(biāo)負(fù)載階躍響應(yīng)(其中，u= [I，a，a2，a3，...，an])被施加于脈沖響應(yīng)為矢量h的濾波器，其中，h=[l，_a]。從濾波器產(chǎn)生的信號(hào)為矢量y(圖10)，其中，7 = 11.11，并且因此，7=[1，&-&，&2-&2，&3-&3，...，an_an]，其被簡(jiǎn)化為y=[l，0,0，0，...，0]。假設(shè)零值信號(hào)是先驗(yàn)的，將1!延遲一個(gè)樣本產(chǎn)生1!’，其中，11’=[0，1，&，&2，a3，...，an]，并且因此，乘積的積分的結(jié)果為V，其中，v = u’.y = 0o
[0095]現(xiàn)在’考慮肝^上^’…乂做施加于脈沖響應(yīng)為沾勺濾波器’其中，!!=^，-a]。從濾波器得到的信號(hào)為y= [I，b-a，b2-ab，b3-ab2，...，bn_abn—1II。當(dāng)b>