Buck變換器的模型構(gòu)建及其參數(shù)辨識分析

Buck變換器的模型建立及其參數(shù)辨別剖析前言跟著電力電子技術(shù)的日趨發(fā)展，電力電子變換器在工業(yè)、航空、信息家產(chǎn)等領(lǐng)域獲取了愈來愈寬泛的應(yīng)用。Buck變換器是一種構(gòu)造比較簡單，應(yīng)用十分寬泛的DC/DC降壓變換器，也愈來愈多地應(yīng)用在很多大功率電壓變換場合。所以，對其靠譜性和可保護(hù)性的要求也愈來愈高。元器件的軟故障，如電容、變壓器、電感、開關(guān)器件特征劣化等參數(shù)性故障，會降低變換器的工作性能和安全性，影響輸出指標(biāo)，嚴(yán)重的會引起開關(guān)器件短路或開路故障，進(jìn)而前言跟著電力電子技術(shù)的日趨發(fā)展，電力電子變換器在工業(yè)、航空、信息家產(chǎn)等領(lǐng)域獲取了愈來愈寬泛的應(yīng)用。Buck變換器是一種構(gòu)造比較簡單，應(yīng)用十分寬泛的DC/DC降壓變換器，也愈來愈多地應(yīng)用在很多大功率電壓變換場合。所以，對其靠譜性和可保護(hù)性的要求也愈來愈高。元器件的軟故障，如電容、變壓器、電感、開關(guān)器件特征劣化等參數(shù)性故障，會降低變換器的工作性能和安全性，影響輸出指標(biāo)，嚴(yán)重的會引起開關(guān)器件短路或開路故障，進(jìn)而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。所以，有必需研究變換器的參數(shù)辨別方法以實現(xiàn)參數(shù)性故障診療，進(jìn)而為故障趨向判斷和預(yù)知保護(hù)創(chuàng)建條件。本文經(jīng)過成立Buck變換器的模型，而且在這一模型的基礎(chǔ)上，經(jīng)過最小二乘算法獲取了的變換器參數(shù)辨別的方法。這類方法合用于CCM和DCM工作模式的變換器的參數(shù)辨別，能夠推行到其余開關(guān)變換器，而且能夠被應(yīng)用于在線參數(shù)辨識和故障自動診療系統(tǒng)。經(jīng)過對變換器的濾波電感、濾波電容及其等效串連電阻的參數(shù)辨別的實驗，考證了這一方法的有效性和正確性。1Buck變換器的模型建立Buck變換器電路如圖1所示。圖1Buck變換器在Buck變換器建模中，開關(guān)器件被視作理想器件。電容的等效串連電阻(ESR)是權(quán)衡電容能否正常的一個很重要的參數(shù)，同時它對電路的性能有較大的影響，特別是對輸出電壓的紋波影響較大，故在建模過程中予以考慮，而且在參數(shù)辨別過程中也作為一個參數(shù)來進(jìn)行辨別。而電感的ESR因為其影響較小，所以建模中不予考慮。變換器的等效電路圖如圖2所示。圖

2Buck

變換器等效電路圖在CCM工作模式下，變換器會在兩種正常的工作狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，即

s1=1，s2=0和s1=0，s2=1。在DCM工作模式下，變換器會在三種正常的工作狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，即s1=1，s2=0、s1=0，s2=1和s1=0，s2=0。聯(lián)合各樣狀態(tài)下變換器的微分方程組，能夠概括推導(dǎo)出變換器的模型為＋(s1＋s2)×＋s1（1）s1及s2不可以同時為1。2Buck變換器的參數(shù)辨別2.1Buck電路參數(shù)辨別的基來源理對式（1）作失散化辦理，能夠獲取[s1(t－1)＋s2(t－1)]×＋s1(t－1)（2）采納遞推最小二乘法作參數(shù)辨別，t能夠作為第t次觀察數(shù)量，各矩陣定義以下：φ(t)={i(t－1),uo(t－1),[s1(ts2(t－1)]×uo(t－1),s1(t－1)}T

－1)＋s2(t（3）

－1)]i(t

－1),[s1(t

－1)＋θ1=[1,0,0,

－T/L,ET/L]T

（4）θ2=

（5）x1(t)=φT(t)θ1（6）x2(t)=φT(t)θ2（7）于是，經(jīng)過最小二乘法，能夠得出一組遞計算法：(t＋1)=(t)＋k(t)[xn(t＋1)－φT(t＋1)(t)]（8）k(t)=p(t)φ(t＋1)[1＋φT(t＋1)p(t)φ(t＋1]－1（9）p(t＋1)=p(t)－k(t)φT(t＋1)p(t)（10）式中：n取值為1，2。將式（2）寫成參數(shù)表達(dá)形式=＋[s1(t－1)＋s2(t－1)]＋s1(t－1)11）剖析中我們發(fā)現(xiàn)，式（2）右側(cè)第一和第二項之間有有關(guān)性。當(dāng)s1＋s2的值為1，即s1及s2之中起碼有一個開關(guān)是導(dǎo)通時，第一項和第二項的狀態(tài)項是同樣的，當(dāng)s1及s2的值為0，即s1及s2都是關(guān)斷時，第二項的值一直為零，因此，理論上固然其實不是相對應(yīng)的收斂于a11，h11，a21，h21，a12，h12，a22，h22，但卻應(yīng)當(dāng)分別收斂于a11＋h11，a21＋h21，a12＋h12，a22＋h22。經(jīng)過仿真也證明了這點。于是能夠用這些值來進(jìn)行應(yīng)辨別參數(shù)的計算。由所獲取的過程參數(shù)預(yù)計值能夠計算出需要辨別的參數(shù)值以下：2.2Buck電路參數(shù)辨別實驗實驗系統(tǒng)的