Buck?Boost矩陣變換器穩定性判定方法及裝置與流程

技術特征：

1.一種Buck-Boost矩陣變換器穩定性判定方法，其特征在于，包括：

根據狀態微分方程和關系信息，獲得所述Buck-Boost矩陣變換器的離散迭代映射模型；

其中，所述狀態微分方程表征Buck-Boost矩陣變換器的狀態；所述關系信息表征所述Buck-Boost矩陣變換器中功率開關占空比與電壓反饋系數及電流比例系數的關系；

根據所述離散迭代映射模型獲得所述Buck-Boost矩陣變換器在穩定狀態下的輸出電壓信息；

在穩定狀態下，根據所述輸出電壓信息獲取所述Buck-Boost矩陣變換器的每個電路參數的取值范圍；

逐次確定每個電路參數中任意一個電路參數的采樣數據；所述采樣數據屬于所述電路參數的取值范圍；

在所述Buck-Boost矩陣變換器工作于穩定狀態時，分別獲取每個所述采樣數據對應的采樣取值范圍；所述采樣取值范圍為每個所述采樣數據對應的電壓反饋系數及電流比例系數的取值范圍；

根據每個所述采樣數據和所述采樣數據對應的采樣取值范圍，確定每個所述電路參數對應的三維穩態運行區域圖；

在所述Buck-Boost矩陣變換器在穩定狀態時，根據每個所述電路參數對應的三維穩態運行區域圖，確定每個所述電路參數及每個所述電路參數對應的電壓反饋系數與電流比例系數的取值范圍。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根據狀態微分方程和關系信息，獲得所述Buck-Boost矩陣變換器的離散迭代映射模型之前，還包括：

建立所述Buck-Boost矩陣變換器的狀態微分方程；

確定所述Buck-Boost矩陣變換器中功率開關占空比與電壓反饋系數及電流比例系數間的關系信息。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述逐次確定每個電路參數中任意一個電路參數的采樣數據，包括：

逐次在所述每個電路參數中任意一個電路參數的取值范圍內獲取n個數據；

所述在所述Buck-Boost矩陣變換器工作于穩定狀態時，分別獲取每個所述采樣數據對應的采樣取值范圍，包括：

分別獲得所述Buck-Boost矩陣變換器工作于穩定狀態時，所述n個數據中每個數據所對應的電壓反饋系數及電流比例系數的取值范圍；所述n為自然數；

所述根據每個所述采樣數據和所述采樣數據對應的采樣取值范圍，確定所述每個所述電路參數對應的三維穩態運行區域圖，包括：

根據所述每個電路參數的n個數據以及所述n個數據中每個數據對應的電壓反饋系數及電流比例系數的取值范圍，確定所述每個電路參數對應的三維穩態運行區域圖。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立所述Buck-Boost矩陣變換器的狀態微分方程，包括：

根據所述Buck-Boost矩陣變換器的主電路結構，分別建立所述Buck-Boost矩陣變換器在其功率開關處于導通狀態和關斷狀態下的狀態微分方程；所述狀態微分方程符合基爾霍夫定律；

所述Buck-Boost矩陣變換器的主電路結構，包含功率開關管、二極管、電感、電容及負載電阻。

5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述確定所述Buck-Boost矩陣變換器中功率開關占空比與電壓反饋系數及電流比例系數間的關系信息，包括：

獲取所述Buck-Boost矩陣變換器處于穩定狀態時，獲取所述Buck-Boost矩陣變換器的功率開關的占空比D；

所述穩定狀態為在任何瞬間的實際輸出電壓u_o與其對應的參考輸出電壓u_ref保持一致，則占空比D為：

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

其中，所述E為輸入電源電壓；

獲取所述Buck-Boost矩陣變換器實際運行時功率開關占空比的調整值Δd；

采集所述Buck-Boost矩陣變換器的實際輸出電壓值u_o與電感電流i_L，由式(2)獲得所述Buck-Boost矩陣變換器在實際運行時其功率開關的占空比調整值Δd為：

Δd＝K₁(u_ref-u_o)-K₂i_L (2)

式中：Δd為占空比調整值，K₁為電壓反饋系數，K₂為電流比例系數；

獲取所述Buck-Boost矩陣變換器實際運行時功率開關的占空比d

由式(1)和式(2)得到所述Buck-Boost矩陣變換器實際運行時功率開關的占空比d為：

d＝D+Δd (3)

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述離散迭代映射模型獲得所述Buck-Boost矩陣變換器在穩定狀態下的輸出電壓信息，包括：

將所述Buck-Boost矩陣變換器中電感電流和電容電壓作為系統狀態變量，根據所述Buck-Boost矩陣變換器的狀態微分方程和占空比關系式得到所述離散迭代映射模型為：

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

其中：所述i_n和所述u_n分別為電感電流和電容電壓在功率開關的開關周期整數倍nT(n為自然數)時刻的采樣值，d_n為Buck-Boost矩陣變換器實際運行時功率開關的占空比在nT時刻的采樣值，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分別為該變換器的橋臂電感、橋臂電容和負載電阻。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述輸出電壓信息，具體包括：

輸出電壓波形在任意時刻的采樣值u_n與其對應的參考值u_ref(n)滿足如下關系：

|u_n-u_ref(n)|＜ε (5)

式中：ε為任意小的正數。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電路參數包括：電感、電容和負載電阻。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述Buck-Boost矩陣變換器工作于穩定狀態時，分別獲取每個所述采樣數據對應的采樣取值范圍，包括：

步驟10-1：在所述電感、所述電容和所述負載電阻3個所述電路參數中依次選取一個為變化參數，其余兩個所述電路參數保持不變；

步驟10-2：在所述變化參數的取值范圍內選取一個數據；

步驟10-3：先固定一個K₁值，再選取一個K₂值，要求滿足式(5)；

步驟10-4：按預定步長將K₂值依次遞增，直到不滿足式(5)，則所對應的K₂值便是K₂的上限值；

步驟10-5：按所述預定步長將K₂值依次遞減，直到不滿足式(5)，則所對應的K₂值便是K₂的下限值；

步驟10-6：根據所述K₂的下限值和上限值確定所述K₂的取值范圍；

步驟10-7：按預設步長將K₁值依次遞增，再選取一個K₂值，若滿足式(5)，則重復步驟10-4～步驟10-6；否則所對應的K₁值便是K₁的上限值；

步驟10-8：按預設步長將K₁值依次遞減，再選取一個K₂值，若滿足式(5)，則重復步驟10-4～步驟10-6；否則所對應的K₁值便是K₁的下限值；

步驟10-9：根據所述K₁的下限值和上限值確定所述K₁的取值范圍；

步驟10-10：判斷該變化參數的所有采樣數據所對應的采樣取值范圍是否都已確定，若是，執行步驟10-11；否則，重復步驟10-3～步驟10-9；

步驟10-11：判斷每個所述電路參數的采樣數據所對應的采樣取值范圍是否都已確定，若是，運算過程結束。

10.一種Buck-Boost矩陣變換器穩定性判定裝置，其特征在于，包括：

獲取模塊，用于根據狀態微分方程和關系信息，獲得所述Buck-Boost矩陣變換器的離散迭代映射模型；

其中，所述狀態微分方程表征Buck-Boost矩陣變換器的狀態；所述關系信息表征所述Buck-Boost矩陣變換器中功率開關占空比與電壓反饋系數及電流比例系數的關系；

電壓輸出模塊，用于根據所述離散迭代映射模型獲得所述Buck-Boost矩陣變換器在穩定狀態下的輸出電壓信息；

取值模塊，用于在穩定狀態下，根據所述輸出電壓信息獲取所述Buck-Boost矩陣變換器的每個電路參數的取值范圍；

采樣模塊，用于逐次確定每個電路參數中任意一個電路參數的采樣數據；所述采樣數據屬于所述電路參數的取值范圍；

在所述Buck-Boost矩陣變換器工作于穩定狀態時，分別獲取每個所述采樣數據對應的采樣取值范圍；所述采樣取值范圍為每個所述采樣數據對應的電壓反饋系數及電流比例系數的取值范圍；

處理模塊，用于根據每個所述采樣數據和所述采樣數據對應的采樣取值范圍，確定每個所述電路參數對應的三維穩態運行區域圖；在所述Buck-Boost矩陣變換器在穩定狀態時，根據每個所述電路參數對應的三維穩態運行區域圖，確定每個所述電路參數及每個所述電路參數對應的電壓反饋系數與電流比例系數的取值范圍。