[发明专利]一种基于buck变换器的抗输入电压和抗负载波动的控制系统

权利要求书

1.一种基于buck变换器的抗输入电压和抗负载波动的控制系统，其特征在于，包括电流型单周期控制系统和buck变换器控制系统；

电流型单周期控制系统，包括buck变换器，用于给所述buck变换器控制系统加入电流反馈，并接收所述buck变换器控制系统的补偿电压u_c；

buck变换器控制系统，采用PID补偿网络对所述buck变换器进行补偿。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电流型单周期控制系统还包括可复位积分器INT、比较器CMP、RS触发器FF、驱动器DR；

补偿电压u_c接到比较器CMP的反相端，流过所述buck变换器中开关管S_R的电流信号i_SR与所述buck变换器中二极管D_F两端的电压信号K_iu_ab之和接到可复位积分器INT的输入端；

可复位积分器INT的积分输出接CMP的同相端，CMP的输出接到RS触发器FF的复位端，RS触发器FF的置位端接时钟信号CLK，其同相输出端信号经过驱动器DR后得到开关管S_R的驱动信号Q_R，反相输出信号接INT的复位端，给INT复位；

每个周期开始时，CLK使FF置位，开关管S_R导通，INT开始对CMP输入信号积分,当其输出达到u_c后，CMP的输出使FF复位，S_R关断，同时INT复位到零。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述电流型单周期控制系统是基于输入电压的小信号模型实现的，

所述小信号模型公式为：

其中，D为buck变换器中的功率开关占空比，U_in为buck变换器中的输入电压，u_c为补偿电压，I_L为buck变换器稳定工作的电感电流，K_i和R_i为常量，分别为D、u_c、I_L、U_in微分后的变量。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述buck变换器控制系统中，包括PID补偿网络，所述PID补偿网络的传递函数为

其中，w_z，w_p，w_L为PID补偿网络中3个零极点对应的中、高、低三个频段的角频率，G_cm为PID补偿网络的直流增益；

计算buck变换器控制变量对输出电压的传递函数G_ud，将所述G_c(S)与G_ud相乘，得到采用PID补偿负载扰动后系统的传递函数G_c。

5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，还包括buck变换器验证系统；

所述buck变换器验证系统，用于对电流反馈后的buck变换器控制系统参数进行采集和有效性进行验证；

根据所述有效性验证结果，调整所述buck变换器中的功率开关占空比D和所述PID补偿网络的传递函数。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述buck变换器验证系统包括：分压采样调理电路、霍尔传感器、驱动电路、DSP处理器和电压电流调理电路；分压采样调理电路和霍尔传感器从所述buck变换器中采样电压变量和采样电流变量，采样得到的信号通过电压电流调理电路处理后传输给DSP处理器；

瞬时变化输入电压值，DSP处理器通过采集得到输出电压波动量，验证加入电流反馈后的buck变换器控制系统的有效性；

瞬时变化buck变换器负载，DSP处理器通过采集得到的输出电压波动量，验证加入电流反馈后的buck变换器控制系统的有效性。