有效
用于Buck电路的补偿方法、装置和Buck电路
徐申、于利民、朱峰、郭守誉、张华鑫、孙伟锋、时龙兴
东南大学
摘要
本发明涉及一种用于Buck电路的补偿方法、装置和Buck电路,装置包括:功率传函获取模块获取功率传递函数的第一、第二谐振极点;补偿传函获取模块获取补偿传递函数,包括低频增益、第一、第二谐振零点;范围确定模块确定第一、二谐振零点的取值范围;第一数据筛选模块从第一、第二谐振零点的取值范围及预设目标带宽范围内获取满足预设相位裕度的m个数据组;调整模块根据每个数据组的所有数据对补偿传递函数的低频增益进行调整,获得m个低频增益调整值;第二数据筛选模块根据每个数据组的所有数据和对应的低频增益调整值,获取系统的闭环输出阻抗最小值,该最小值对应的补偿传递函数为最优补偿传递函数,不仅可以达到最优瞬态响应,且无需人工计算。
1.一种用于Buck电路的补偿装置,其特征在于,包括:功率传函获取模块,用于获取输入其的Buck电路的功率传递函数的第一谐振极点和第二谐振极点,并输出所述第一谐振极点和所述第二谐振极点;补偿传函获取模块,用于根据输入其的所述功率传递函数获取所述Buck电路的补偿传递函数,并输出所述补偿传递函数,所述补偿传递函数包括低频增益、第一谐振零点和第二谐振零点;范围确定模块,所述范围确定模块与所述功率传函获取模块和所述补偿传函获取模块相连,用于根据输入其的所述第一谐振极点确定所述第一谐振零点的取值范围,并根据输入其的所述第二谐振极点确定所述第二谐振零点的取值范围,并输出所述第一谐振零点的取值范围和所述第二谐振零点的取值范围;第一数据筛选模块,所述第一数据筛选模块与所述范围确定模块相连,用于从输入其的所述第一谐振零点的取值范围、所述第二谐振零点的取值范围和预设目标带宽范围内获取满足预设相位裕度的m个数据组,并输出所述m个数据组,其中,每个所述数据组包括一个所述第一谐振零点、一个所述第二谐振零点和一个目标带宽点,所述m为正整数;调整模块,所述调整模块与所述第一数据筛选模块相连,用于根据输入其的所述m个数据组中每个所述数据组的所述第一谐振零点、所述第二谐振零点和所述目标带宽点对所述补偿传递函数的低频增益进行调整,以获得与所述m个数据组中每个所述数据组对应的m个低频增益调整值,并输出所述m个低频增益调整值;第二数据筛选模块,所述第二数据筛选模块与所述第一数据筛选模块和所述调整模块分别相连,用于根据输入其的所述m个数据组中每个所述数据组的所述第一谐振零点、所述第二谐振零点、所述目标带宽点和与每个所述数据组对应的低频增益调整值,获取系统的闭环输出阻抗最小值,并获取该最小值对应的补偿传递函数作为最优补偿传递函数,并输出所述最优补偿传递函数;补偿控制模块,所述补偿控制模块与所述第二数据筛选模块相连,用于根据输入其的所述最优补偿传递函数对所述Buck电路进行补偿控制。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一数据筛选模块包括:第一总相移获取模块,用于根据输入其的所述预设相位裕度确定所述Buck电路的开环传递函数的目标总相移,并输出所述目标总相移;参数获取模块,所述参数获取模块与所述范围确定模块相连,用于从输入其的所述第一谐振零点的取值范围中获取一个所述第一谐振零点并输出,并从输入其的所述第二谐振零点的取值范围中获取一个所述第二谐振零点并输出;第一判断模块,所述第一判断模块与所述参数获取模块和所述第一总相移获取模块相连,用于根据输入其的所述第一谐振零点和所述第二谐振零点,判断所述预设目标带宽范围内是否存在目标带宽点使得所述开环传递函数的总相移满足所述目标总相移,如果是,则判定该总相移对应的所述第一谐振零点、所述第二谐振零点和所述目标带宽点为满足所述预设相位裕度的数据组,并输出所述满足所述预设相位裕度的数据组。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述调整模块包括:增益获取模块,所述增益获取模块与所述第一数据筛选模块相连,用于根据输入其的所述第一谐振零点、所述第二谐振零点和所述目标带宽点获取所述Buck电路的开环传递函数的增益,并输出所述开环传递函数的增益;调整子模块,所述调整子模块与所述增益获取模块相连,用于根据输入其的所述开环传递函数的增益对所述补偿传递函数的低频增益进行调整,以使所述开环传递函数的增益为0dB,并输出对应的低频增益调整值。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第二数据筛选模块包括:第一数据筛选子模块,所述第一数据筛选子模块与所述第一数据筛选模块和所述调整模块分别相连,用于根据输入其的所述m个数据组中每个所述数据组的所述第一谐振零点、所述第二谐振零点、所述目标带宽点和与每个所述数据组对应的低频增益调整值,从所述m个数据组中获取使得系统处于稳定状态的n个数据组,并输出所述n个数据组,其中,n为正整数;阻抗计算模块,所述阻抗计算模块与所述第一数据筛选子模块相连,用于根据输入其的所述n个数据组中每个所述数据组的所述第一谐振零点、所述第二谐振零点和所述目标带宽点获取所述系统的闭环输出阻抗值,以获得n个闭环输出阻抗值,并输出所述n个闭环输出阻抗值;第二数据筛选子模块,所述第二数据筛选子模块与所述阻抗计算模块相连,用于获取输入其的所述n个闭环输出阻抗值的最小值,以获得所述闭环输出阻抗最小值,并输出所述闭环输出阻抗最小值。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述第一数据筛选子模块包括:第二总相移获取模块,所述第二总相移获取模块与所述第一数据筛选模块和所述调整模块分别相连,用于根据输入其的所述第一谐振零点、所述第二谐振零点、所述目标带宽点和所述低频增益调整值获取所述Buck电路的开环传递函数的总相移,并输出所述开环传递函数的总相移;第二判断模块,所述第二判断模块与所述第二总相移获取模块相连,用于判断输入其的所述总相移是否满足Nyquist边界稳定判据,如果是,则判定所述总相移对应的所述数据组为使得所述系统处于稳定状态的数据组,并输出所述使得所述系统处于稳定状态的数据组。
6.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述阻抗计算模块包括:第一计算模块,所述第一计算模块与所述第一数据筛选子模块相连,用于根据输入其的所述第一谐振零点、所述第二谐振零点和所述目标带宽点获取低频闭环输出阻抗幅度、最大开环频率对应的闭环输出阻抗最大值、闭环输出阻抗最大幅值和闭环输出阻抗有效值并输出;第二计算模块,所述第二计算模块与所述第一计算模块相连,用于按照输入其的预设权重对所述低频闭环输出阻抗幅度、所述最大开环频率对应的闭环输出阻抗最大值、所述闭环输出阻抗最大幅值和所述闭环输出阻抗有效值进行加权处理,以获得所述闭环输出阻抗值,并输出所述闭环输出阻抗值。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述低频闭环输出阻抗幅度对应的权重为100,所述最大开环频率对应的闭环输出阻抗最大值对应的权重为2,所述闭环输出阻抗最大幅值对应的权重为1,所述闭环输出阻抗有效值对应的权重为2。
8.一种用于Buck电路的补偿方法,其特征在于,包括以下步骤:获取Buck电路的功率传递函数的第一谐振极点和第二谐振极点;根据所述功率传递函数获取所述Buck电路的补偿传递函数,所述补偿传递函数包括低频增益、第一谐振零点和第二谐振零点;根据所述第一谐振极点确定所述第一谐振零点的取值范围,并根据所述第二谐振极点确定所述第二谐振零点的取值范围;从所述第一谐振零点的取值范围、所述第二谐振零点的取值范围和预设目标带宽范围内获取满足预设相位裕度的m个数据组,其中,每个所述数据组包括一个所述第一谐振零点、一个所述第二谐振零点和一个目标带宽点,所述m为正整数;根据所述m个数据组中每个所述数据组的所述第一谐振零点、所述第二谐振零点和所述目标带宽点对所述补偿传递函数的低频增益进行调整,以获得与所述m个数据组中每个所述数据组对应的m个低频增益调整值;根据所述m个数据组中每个所述数据组的所述第一谐振零点、所述第二谐振零点、所述目标带宽点和与每个所述数据组对应的低频增益调整值,获取系统的闭环输出阻抗最小值,并获取该最小值对应的补偿传递函数作为最优补偿传递函数;根据所述最优补偿传递函数对所述Buck电路进行补偿控制。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述根据所述m个数据组中每个所述数据组的所述第一谐振零点、所述第二谐振零点、所述目标带宽点和与每个所述数据组对应的低频增益调整值,获取系统的闭环输出阻抗最小值,包括:根据所述m个数据组中每个所述数据组的所述第一谐振零点、所述第二谐振零点、所述目标带宽点和与每个所述数据组对应的低频增益调整值,从所述m个数据组中获取使得系统处于稳定状态的n个数据组,其中,n为正整数;根据所述n个数据组中每个所述数据组的所述第一谐振零点、所述第二谐振零点和所述目标带宽点获取所述系统的闭环输出阻抗值,以获得n个闭环输出阻抗值;获取所述n个闭环输出阻抗值的最小值,以获得所述闭环输出阻抗最小值。
10.一种Buck电路,其特征在于,包括根据权利要求1-7中任一项所述的补偿装置。






