Buck‑Boost矩阵变换器稳定性判定方法及装置与流程

技术特征：

1.一种Buck-Boost矩阵变换器稳定性判定方法，其特征在于，包括：

根据状态微分方程和关系信息，获得所述Buck-Boost矩阵变换器的离散迭代映射模型；

其中，所述状态微分方程表征Buck-Boost矩阵变换器的状态；所述关系信息表征所述Buck-Boost矩阵变换器中功率开关占空比与电压反馈系数及电流比例系数的关系；

根据所述离散迭代映射模型获得所述Buck-Boost矩阵变换器在稳定状态下的输出电压信息；

在稳定状态下，根据所述输出电压信息获取所述Buck-Boost矩阵变换器的每个电路参数的取值范围；

逐次确定每个电路参数中任意一个电路参数的采样数据；所述采样数据属于所述电路参数的取值范围；

在所述Buck-Boost矩阵变换器工作于稳定状态时，分别获取每个所述采样数据对应的采样取值范围；所述采样取值范围为每个所述采样数据对应的电压反馈系数及电流比例系数的取值范围；

根据每个所述采样数据和所述采样数据对应的采样取值范围，确定每个所述电路参数对应的三维稳态运行区域图；

在所述Buck-Boost矩阵变换器在稳定状态时，根据每个所述电路参数对应的三维稳态运行区域图，确定每个所述电路参数及每个所述电路参数对应的电压反馈系数与电流比例系数的取值范围。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据状态微分方程和关系信息，获得所述Buck-Boost矩阵变换器的离散迭代映射模型之前，还包括：

建立所述Buck-Boost矩阵变换器的状态微分方程；

确定所述Buck-Boost矩阵变换器中功率开关占空比与电压反馈系数及电流比例系数间的关系信息。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述逐次确定每个电路参数中任意一个电路参数的采样数据，包括：

逐次在所述每个电路参数中任意一个电路参数的取值范围内获取n个数据；

所述在所述Buck-Boost矩阵变换器工作于稳定状态时，分别获取每个所述采样数据对应的采样取值范围，包括：

分别获得所述Buck-Boost矩阵变换器工作于稳定状态时，所述n个数据中每个数据所对应的电压反馈系数及电流比例系数的取值范围；所述n为自然数；

所述根据每个所述采样数据和所述采样数据对应的采样取值范围，确定所述每个所述电路参数对应的三维稳态运行区域图，包括：

根据所述每个电路参数的n个数据以及所述n个数据中每个数据对应的电压反馈系数及电流比例系数的取值范围，确定所述每个电路参数对应的三维稳态运行区域图。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立所述Buck-Boost矩阵变换器的状态微分方程，包括：

根据所述Buck-Boost矩阵变换器的主电路结构，分别建立所述Buck-Boost矩阵变换器在其功率开关处于导通状态和关断状态下的状态微分方程；所述状态微分方程符合基尔霍夫定律；

所述Buck-Boost矩阵变换器的主电路结构，包含功率开关管、二极管、电感、电容及负载电阻。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述Buck-Boost矩阵变换器中功率开关占空比与电压反馈系数及电流比例系数间的关系信息，包括：

获取所述Buck-Boost矩阵变换器处于稳定状态时，获取所述Buck-Boost矩阵变换器的功率开关的占空比D；

所述稳定状态为在任何瞬间的实际输出电压u_o与其对应的参考输出电压u_ref保持一致，则占空比D为：

$D=\frac{u_{ref}}{u_{ref}+E}---\left(1\right)$

其中，所述E为输入电源电压；

获取所述Buck-Boost矩阵变换器实际运行时功率开关占空比的调整值Δd；

采集所述Buck-Boost矩阵变换器的实际输出电压值u_o与电感电流i_L，由式(2)获得所述Buck-Boost矩阵变换器在实际运行时其功率开关的占空比调整值Δd为：

Δd＝K₁(u_ref-u_o)-K₂i_L (2)

式中：Δd为占空比调整值，K₁为电压反馈系数，K₂为电流比例系数；

获取所述Buck-Boost矩阵变换器实际运行时功率开关的占空比d

由式(1)和式(2)得到所述Buck-Boost矩阵变换器实际运行时功率开关的占空比d为：

d＝D+Δd (3)

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述离散迭代映射模型获得所述Buck-Boost矩阵变换器在稳定状态下的输出电压信息，包括：

将所述Buck-Boost矩阵变换器中电感电流和电容电压作为系统状态变量，根据所述Buck-Boost矩阵变换器的状态微分方程和占空比关系式得到所述离散迭代映射模型为：

$\{\begin{array}{c}{i}_{n+1}=e^{{\mathrm{kt}}_n^{\′}}{M}_1\\ u_{n+1}=-{\mathrm{Le}}^{{\mathrm{kt}}_n^{\′}}(M_2+M_3)\end{array}---\left(4\right)$

其中：所述i_n和所述u_n分别为电感电流和电容电压在功率开关的开关周期整数倍nT(n为自然数)时刻的采样值，d_n为Buck-Boost矩阵变换器实际运行时功率开关的占空比在nT时刻的采样值，t_n＝d_nT，t′_n＝T-t_n，M₁＝(a₁cos(wt′_n)+a₂sin(wt′_n))，M₂＝(a₁k+a₂w)cos(wt′_n)，M₃＝(a₂k-a₁w)sin(wt′_n)，L、C和R分别为该变换器的桥臂电感、桥臂电容和负载电阻。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输出电压信息，具体包括：

输出电压波形在任意时刻的采样值u_n与其对应的参考值u_ref(n)满足如下关系：

|u_n-u_ref(n)|＜ε (5)

式中：ε为任意小的正数。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电路参数包括：电感、电容和负载电阻。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述Buck-Boost矩阵变换器工作于稳定状态时，分别获取每个所述采样数据对应的采样取值范围，包括：

步骤10-1：在所述电感、所述电容和所述负载电阻3个所述电路参数中依次选取一个为变化参数，其余两个所述电路参数保持不变；

步骤10-2：在所述变化参数的取值范围内选取一个数据；

步骤10-3：先固定一个K₁值，再选取一个K₂值，要求满足式(5)；

步骤10-4：按预定步长将K₂值依次递增，直到不满足式(5)，则所对应的K₂值便是K₂的上限值；

步骤10-5：按所述预定步长将K₂值依次递减，直到不满足式(5)，则所对应的K₂值便是K₂的下限值；

步骤10-6：根据所述K₂的下限值和上限值确定所述K₂的取值范围；

步骤10-7：按预设步长将K₁值依次递增，再选取一个K₂值，若满足式(5)，则重复步骤10-4～步骤10-6；否则所对应的K₁值便是K₁的上限值；

步骤10-8：按预设步长将K₁值依次递减，再选取一个K₂值，若满足式(5)，则重复步骤10-4～步骤10-6；否则所对应的K₁值便是K₁的下限值；

步骤10-9：根据所述K₁的下限值和上限值确定所述K₁的取值范围；

步骤10-10：判断该变化参数的所有采样数据所对应的采样取值范围是否都已确定，若是，执行步骤10-11；否则，重复步骤10-3～步骤10-9；

步骤10-11：判断每个所述电路参数的采样数据所对应的采样取值范围是否都已确定，若是，运算过程结束。

10.一种Buck-Boost矩阵变换器稳定性判定装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于根据状态微分方程和关系信息，获得所述Buck-Boost矩阵变换器的离散迭代映射模型；

其中，所述状态微分方程表征Buck-Boost矩阵变换器的状态；所述关系信息表征所述Buck-Boost矩阵变换器中功率开关占空比与电压反馈系数及电流比例系数的关系；

电压输出模块，用于根据所述离散迭代映射模型获得所述Buck-Boost矩阵变换器在稳定状态下的输出电压信息；

取值模块，用于在稳定状态下，根据所述输出电压信息获取所述Buck-Boost矩阵变换器的每个电路参数的取值范围；

采样模块，用于逐次确定每个电路参数中任意一个电路参数的采样数据；所述采样数据属于所述电路参数的取值范围；

在所述Buck-Boost矩阵变换器工作于稳定状态时，分别获取每个所述采样数据对应的采样取值范围；所述采样取值范围为每个所述采样数据对应的电压反馈系数及电流比例系数的取值范围；

处理模块，用于根据每个所述采样数据和所述采样数据对应的采样取值范围，确定每个所述电路参数对应的三维稳态运行区域图；在所述Buck-Boost矩阵变换器在稳定状态时，根据每个所述电路参数对应的三维稳态运行区域图，确定每个所述电路参数及每个所述电路参数对应的电压反馈系数与电流比例系数的取值范围。