Boost型DC／DC變換器的預測無(wú)差拍控制器設計
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
3．1 預測方法
預測電壓和電流的方法有很多，為便于變換器的數字方式實(shí)現，必須采用一種簡(jiǎn)單有效的預測方法。線(xiàn)性外插的預測方法不僅計算量小，每次預測過(guò)程至多需要兩次乘法和一次加法，而且對變換器寄生參數不敏感，可得到較精確的預測量。線(xiàn)性外插的預測過(guò)程如圖2所示。圖中，iB1T1，iB1T2為采樣電流；upre，ipre分別為預測電壓、電流；uB1T1，uB1T2為采樣電壓。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/175757.htm
線(xiàn)性外插法的預測方式可表示為：
ipre=2iB1T2-iB1T1，upre=2uB1T2-uB1T1 (3)
該方法需采樣兩個(gè)電流值進(jìn)行預測，考慮到延遲，在采樣第二個(gè)值后已經(jīng)不能計算當前周期的占空比，這決定了每個(gè)控制節拍必須包含兩個(gè)開(kāi)關(guān)周期。
3．2 控制策略
預測電壓經(jīng)過(guò)PI控制器得到控制電流，根據控制電流與預測電流之間的誤差就可計算出下個(gè)節拍的占空比。Boost變換器電感兩端的電壓在開(kāi)關(guān)導通期間為Uin，在開(kāi)關(guān)關(guān)斷期間為U-Uin，因此，經(jīng)過(guò)兩個(gè)相同占空比的周期，電感電流的變化量為：
與經(jīng)典的峰值電流模式控制相比，預測無(wú)差拍控制可在兩個(gè)開(kāi)關(guān)周期內將電流調整到控制量，提升了動(dòng)態(tài)響應速度；此外，采用前緣調制的變換器不存在次諧波振蕩的問(wèn)題，節省了斜率補償設計；最后，線(xiàn)性外插的預測方法不僅計算量小，便于變換器的數字方式實(shí)現，而且對系統參數不敏感，具有很好的魯棒性。
4 電壓環(huán)控制設計
電流模式通過(guò)對電感電流的控制，改變了系統的極點(diǎn)，受控對象的傳輸函數由二階變成了一階，因此電壓環(huán)的補償變得簡(jiǎn)單，一般采用經(jīng)典的PI控制。應用在Boost變換器中的無(wú)差拍控制結構如圖3所示。
圖中，用線(xiàn)性外插法得到預測電流和預測電壓，用預測電流與控制電流的誤差計算下個(gè)控制節拍的占空比。環(huán)路中各模塊的傳輸函數為：G1(s)為從i到U的傳輸函數，G1(s)=(1-d)(-sLeq+R)／(RCs+2)；G2(s)為ic到i的傳輸函數，G2(s)≈1；H(s)為PI控制的傳輸函數，H(s)=(KpTis+Kp)／(Tis)；
由于電壓環(huán)包括：電壓預測器、PI控制器、采樣器和變換器，因此其開(kāi)環(huán)傳輸函數為：
L(s)=Hs(s)Hpre1(s)H(s)G1(s) (6)
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