CN107248808B - 一种可实现控制器参数自整定的电力变换器控制电路 - Google Patents

一种可实现控制器参数自整定的电力变换器控制电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供的是一种可实现控制器参数自整定的电力变换器控制电路。包括电力变换器主电路，还包括由电感实际能量检测电路WL、电容实际能量检测电路WC、输出检测电路WR、实际能量分析电路W、电感期望能量计算电路EL、电容期望能量计算电路EC、输出期望能量计算电路ER、期望能量分析电路E、能量分析电路V、可调节PI控制器电路K、驱动信号生成电路P、差值计算电路F。本发明提出了一种以电力变换器中电感、电容存储的能量以及电力变换器实际输出能量与其所对应的期望能量的差值为根据，实现对控制器PI参数进行整定的控制电路，在实现对电力变换器有效控制的前提下，可解决现有PI控制器的缺陷。

Description

一种可实现控制器参数自整定的电力变换器控制电路
技术领域
本发明涉及的是一种电力变换器的控制电路。
背景技术
在电力变换器的控制器设计中，由于PI控制器具有可靠性高、鲁棒性好、算法简单有效等优点而被广泛采用。但是固定参数的PI控制器，在不同工况下的适应性较差，动态调节过程中的超调、振荡等现象很难保证达到预期控制要求，特别是当负载变化时，此类问题更加突出，致使输出电能质量变差。现有的PI参数自整定控制技术虽然可以有效改善PI控制器的控制效果，但是存在算法复杂的问题，需要进一步解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够有效改善电力变换器的动态输出性能的可实现控制器参数自整定的电力变换器控制电路。
本发明的目的是这样实现的：包括电力变换器主电路，所述电力变换器主电路由输出滤波电容C、电力电子开关器件G、续流二极管D和滤波电感L构成，还包括由电感实际能量检测电路WL、电容实际能量检测电路WC、输出检测电路WR、实际能量分析电路W、电感期望能量计算电路EL、电容期望能量计算电路EC、输出期望能量计算电路ER、期望能量分析电路E、能量分析电路V、可调节PI控制器电路K、驱动信号生成电路P、差值计算电路F，
电力变换器主电路的输入端与外部电源Uin连接；电感实际能量检测电路WL与滤波电感L串联连接，同时电感实际能量检测电路WL的输出信号作为实际能量分析电路W的输入信号之一与其一个输入端相连接；电容实际能量检测电路WC与滤波电容C并联连接，同时电容实际能量检测电路WC的输出信号作为实际能量分析电路W的输入信号之一与其一个输入端相连接；输出检测电路WR的输入端与BUCK电路的输出端连接，输出检测电路WR的输出端与负载R连接，输出检测电路WR的输出端wr与实际能量分析电路W的一个输入端相连接，输出端r同时连接至电感期望能量计算电路EL的一个输入端和电容期望能量计算电路EC的一个输入端，输出端u与差值计算电路F的一个输入端相连接；实际能量分析电路W的输出端与能量分析电路V的一个输入端相连；由外部提供的给定参考电压Uref同时分别与差值计算电路F的一个输入端、电感期望能量计算电路EL的一个输入端、电容期望能量计算电路EC的一个输入端和输出期望能量计算电路ER的一个输入端连接；电感期望能量计算电路EL的输出端与期望能量分析电路E的一个输入端连接；电容期望能量计算电路EC的输出端与期望能量分析电路E的一个输入端连接；输出期望能量计算电路ER的输出端与期望能量分析电路E的一个输入端连接；期望能量分析电路E的输出端与能量分析电路V的一个输入端连接；能量分析电路V的输出端作为可调节PI控制器电路K的调节信号与其调节信号输入端相连接；可调节PI控制器电路K的处理信号输入端与差值计算电路F的输出端连接，可调节PI控制器电路K的输出端与驱动信号生成电路P的输入端连接；驱动信号生成电路P的输出端与电力电子开关器件G的驱动端连接。
本发明还可以包括：
1、电感实际能量检测电路WL对电力变换器主电路中电感的实际存储能量进行检测，通过对电感电流的采样，利用公式(1)计算出上一个采样时刻即刚结束的采样时刻时的电感存储能量WL，并将计算结果实时传送至实际能量分析电路W，
式中
L——电力变换器主电路电路中的电感感值；
IL——采样得到的电感电流值。
2、电容实际能量检测电路WC对电力变换器主电路中电容的实际存储能量进行检测，通过对电容端电压的采样，利用公式(2)计算出上一个采样时刻即刚结束的采样时刻时的电容实际存储能量WC，并将计算结果实时发送至实际能量分析电路W，
式中
C——电力变换器主电路电路中的电容容值；
UC——采样得到的电容端电压值。
3、输出检测电路WR对电力变换器主电路的输出电压、输出能量和负载等效电阻进行检测，通过对输出电压、输出电流的采样，利用公式(3)和公式(4)进行计算，将采样得到的输出电压Uout实时传送至差值计算电路F，将公式(3)的计算结果Wout作为上一个采样周期内电力变换器主电路的输出能量值，并将该结果实时传送至实际能量分析电路W；将公式(4)的计算结果Rload作为当前电力变换器主电路的负载等效电阻值，并将该结果实时传送至电感期望能量计算电路EL和输出期望能量计算电路ER，
Wout＝UoutIoutTs (3)
式中
Uout——上一个采样时刻得到的输出电压值；
Iout——上一个采样时刻得到的输出电流值；
Ts——一个采样周期的时间；
Rload＝Uout/Iout (4)。
4、实际能量分析电路W实时接收电感实际能量检测电路WL、电容实际能量检测电路WC和输出检测电路WR传送过来的能量数值，利用这些数值相加得到实际总能量Wsum，即
Wsum＝WL+WC+Wout (5)
并将计算结果实时发送给能量分析电路V。
4、电感期望能量计算电路EL根据输出检测电路WR发送过来的负载等效电阻值和给定参考电压Uref，利用公式(6)计算得到电感期望能量EL，并将计算结果实时发送给期望能量分析电路E，
5、电容期望能量计算电路EC根据给定参考电压Uref，利用公式(7)计算得到电容期望能量EC，并将计算结果实时发送给期望能量分析电路E，
6、输出期望能量计算电路ER根据输出检测电路WR发送过来的等效负载值和给定参考电压Uref，利用公式(8)计算出在一个采样周期时间段内BUCK电路的输出期望能量Eout，并将计算结果实时发送给期望能量分析电路E，
Eout＝(Uref 2/Rload)Ts (8)。
7、期望能量分析电路E实时接收电感期望能量计算电路EL、电容期望能量计算电路EC和输出期望能量计算电路ER传送过来的能量数值，利用这些数值相加得到期望总能量Esum，即
Esum＝EL+EC+Eout(9)并将计算结果实时发送给能量分析电路V。
8、能量分析电路V实时接收期望能量分析电路E和实际能量分析电路W发送过来的能量数值，利用公式(10)计算出两者的差值ΔW和比值q，当ΔW大于误差值ε时，令调节系数Kreg＝q；当ΔW小于-ε时，令调节系数Kreg＝1/q；当ΔW的绝对值小于或等于ε时，令调节系数Kreg＝1，在完成以上数据处理后，能量分析电路V将调节系数Kreg传递给可调节PI控制器电路K，
9、差值计算电路F实时接收输出检测电路WR传送过来的输出电压Uout和外部提供的给定参考电压Uref，利用公式(11)计算出两者的差值ΔU，并将计算结果实时发送给可调节PI控制器电路K，
ΔU＝Uref-Uout (11)
10、可调节PI控制器电路K内部包含有一个PI控制器，实时接收能量分析电路V发送过来的调节系数Kreg，令PI控制器中的比例系数KP等于初始比例系数KPO与调节系数Kreg的乘积，即
KP＝KPOKreg (12)
令PI控制器中的积分系数KI等于初始积分系数KIO与调节系数Kreg的乘积，即
KI＝KIOKreg (13)
同时将差值计算电路F的输出作为由比例系数KP和积分系数KI构成的PI控制器的输入，即对ΔU进行PI运算处理，并将PI控制器的实时输出传送给驱动信号生成电路P。
11、驱动信号生成电路P根据输入信号的大小生成频率恒定、占空比变化的PWM信号，并对PWM信号进行必要的电气隔离、功率放大等处理，使满足驱动电力电子器件的需求，并输出该PWM信号至电力变换器主电路中电力电子开关器件G的控制端，实现对电力电子开关器件G的控制。
本发明提供了一种采用PI控制器实现输出控制的电力变换器的控制电路技术，特别是一种以电力变换器中电感、电容存储的能量以及电力变换器实际输出能量与其所对应的期望能量的差值为根据，进而对电力变换器的PI控制器参数进行自动整定的控制电路。
针对现有PI参数自整定控制技术所存在的算法复杂的问题，本发明提出了一种以电力变换器中电感、电容存储的能量以及电力变换器实际输出能量与其所对应的期望能量的差值为根据，实现对控制器PI参数进行整定的控制电路，在实现对电力变换器有效控制的前提下，可解决现有PI控制器的缺陷。
本发明的工作原理
以BUCK电路为例，采用本发明所提出的控制器参数自整定的控制电路时，其工作原理如下所述：
在BUCK电路的运行过程中，电感实际能量检测电路WL对电路中的电感电流进行采样，利用公式(1)计算电感实际存储能量WL，并将计算结果实时传送至实际能量分析电路W；电容实际能量检测电路WC对电容端电压进行采样，利用公式(2)计算电容实际存储能量WC，并将计算结果实时传送至实际能量分析电路W。输出检测电路WR对BUCK电路的输出电压、输出电流进行采样，将采样得到的输出电压Uout实时传送至差值计算电路F，将利用公式(3)计算出的输出能量值Wout实时传送至实际能量分析电路W，将利用公式(4)计算出的负载等效电阻值Rload实时传送至电感期望能量计算电路EL和输出期望能量计算电路ER；实际能量分析电路W根据实时接收到数据，利用公式(5)计算出实际总能量Wsum，并将计算结果实时发送给能量分析电路V；电感期望能量计算电路EL根据输出检测电路WR发送过来的负载等效电阻值Rload和给定参考电压Uref，利用公式(6)计算出电感期望能量EL，并将计算结果实时发送给期望能量分析电路E；电容期望能量计算电路EC根据输入的给定参考电压Uref，利用公式(7)计算出电容期望能量EC，并将计算结果实时发送给期望能量分析电路E；输出期望能量计算电路ER根据输出检测电路WR发送过来的等效负载值和给定参考电压Uref，利用公式(8)计算出输出期望能量Eout，并将计算结果实时发送给期望能量分析电路E；期望能量分析电路E根据输入数据，利用公式(9)计算得到期望总能量Esum，并将计算结果实时发送给能量分析电路V；能量分析电路V根据输入数据，利用公式(10)计算出ΔW和q比值，根据ΔW的大小确定出调节系数Kreg的数值，并将调节系数Kreg的数值实时发送给可调节PI控制器电路K；差值计算电路F利用公式(11)计算出输出电压Uout和给定参考电压Uref之间的差值ΔU，并将计算结果实时发送给可调节PI控制器电路K；可调节PI控制器电路K根据接收到调节系数Kreg的数值，利用公式(12)和(13)分别来改变其PI控制器的比例系数和积分系数，并利用PI控制器对输入量ΔU进行运算处理，并将PI控制器的实时输出传送给驱动信号生成电路P；驱动信号生成电路P根据输入信号的大小生成频率恒定、占空比变化的PWM信号，并利用该PWM信号实现对BUCK电路中电力电子器件G的驱动控制。
以上电路之间的相互协调工作，共同完成对BUCK电路输出电压的控制：当BUCK电路的输出电压与给定参考电压Uref的幅值相差较大时，期望总能量Esum与实际总能量Wsum的差值ΔW也必然较大，即调节系数Kreg较大，此时PI控制器的比例系数和积分系数相对较大，致使PI控制器的输出数值快速变化，PWM信号的占空比迅速调节，加快能量的调节过程(当输出电压小于给定参考电压Uref时，占空比会迅速变大，加速外部电源Uin为电感L和电容C的充电过程；当输出电压大于给定参考电压Uref时，占空比会迅速减小，加速电感L和电容C的放电过程)，缩短动态调节时间；当BUCK电路的输出电压与给定参考电压Uref的幅值相差较小时，期望总能量Esum与实际总能量Wsum的差值ΔW也必然较小，即调节系数Kreg较小，此时PI控制器的比例系数和积分系数相对较小，致使PI控制器输出数值的变化速度和PWM信号占空比的调节速度放慢，减缓能量的调节过程，防止电压超调和振荡的产生；当BUCK电路的输出电压与给定参考电压Uref相等时，期望总能量Esum与实际总能量Wsum的差值ΔW等于零，调节系数Kreg等于1，PI控制器的比例系数和积分系数保持初始数值不变，确保稳态运行的精度和稳定性。
本发明所提出的参数自整定的控制电路，不仅适用于以BUCK电路及其拓扑结构为主电路的DC-DC变换器，同样也适用于常见的其他形式的电力变换器。针对某些结构特殊的电力变换器，需要根据电路的具体工作原理，对电路中各储能元件和输出能量的计算方法进行相应的修改，但是控制电路的构成形式和工作原理基本一致。
本发明的有益效果为：
本发明所提出的可实现控制器参数自整定的电力变换器控制电路与现有的基于PI控制器的控制电路相比，其具有以下优点：
(1)以一定时间段内的电力变换器的期望总能量与实际总能量之间的差值和比例来作为PI控制器参数整定的判据和依据，因此参数整定算法简单、原理便于理解；
(2)在动态调节过程中，当期望总能量与实际总能量相差较大时，PI控制器的参数会立刻变大，PWM信号的占空比迅速调节，加快能量的调节过程，缩短动态调节时间；当期望总能量与实际总能量相差较小时，PI控制器的参数变化幅度自动减小，PWM信号占空比的调节速度放慢，减缓能量的调节过程，防止电压超调和振荡的产生；因此本发明提出的控制电路可以有效改善电力变换器的动态输出性能。
附图说明
图1以BUCK电路为例实现控制器参数自整定的电力变换器控制电路结构图。
图2参数可调的PI控制器电路。
具体实施方式
电力变换器的主电路拓扑结构种类繁多，为了便于说明，本发明以BUCK型的主电路结构为例来进行具体的描述和说明。
本发明所提出的电力变换器参数自整定控制电路，除电力变换器主电路外，主要由电感实际能量检测电路WL、电容实际能量检测电路WC、输出检测电路WR、实际能量分析电路W、电感期望能量计算电路EL、电容期望能量计算电路EC、输出期望能量计算电路ER、期望能量分析电路E、能量分析电路V、可调节PI控制器电路K、驱动信号生成电路P、差值计算电路F等部分组成。
以BUCK型的DC-DC变换器为例，采用本发明所提出的控制器参数自整定控制电路时，电路结构如图1所示，电路的连接关系为：输出滤波电容C、电力电子开关器件G、续流二极管D、滤波电感L构成了BUCK型变换器主电路，这些器件间的连接关系与现有的BUCK型电路的连接关系相同，BUCK型电路的输入端与外部电源Uin连接；电感实际能量检测电路WL与滤波电感L串联连接，同时电感实际能量检测电路WL的输出信号作为实际能量分析电路W的输入信号之一与其一个输入端相连接；电容实际能量检测电路WC与滤波电容C并联连接，同时电容实际能量检测电路WC的输出信号作为实际能量分析电路W的输入信号之一与其一个输入端相连接；输出检测电路WR的输入端与BUCK电路的输出端连接，输出检测电路WR的输出端与负载R连接，输出检测电路WR的输出端wr与实际能量分析电路W的一个输入端相连接，输出端r同时连接至电感期望能量计算电路EL的一个输入端和电容期望能量计算电路EC的一个输入端，输出端u与差值计算电路F的一个输入端相连接；实际能量分析电路W的输出端与能量分析电路V的一个输入端相连；由外部提供的给定参考电压Uref同时分别与差值计算电路F的一个输入端、电感期望能量计算电路EL的一个输入端、电容期望能量计算电路EC的一个输入端和输出期望能量计算电路ER的一个输入端连接；电感期望能量计算电路EL的输出端与期望能量分析电路E的一个输入端连接；电容期望能量计算电路EC的输出端与期望能量分析电路E的一个输入端连接；输出期望能量计算电路ER的输出端与期望能量分析电路E的一个输入端连接；期望能量分析电路E的输出端与能量分析电路V的一个输入端连接；能量分析电路V的输出端作为可调节PI控制器电路K的调节信号与其调节信号输入端相连接；可调节PI控制器电路K的处理信号输入端与差值计算电路F的输出端连接，可调节PI控制器电路K的输出端与驱动信号生成电路P的输入端连接；驱动信号生成电路P的输出端与电力电子开关器件G的驱动端连接。
电感实际能量检测电路WL的功能是对BUCK电路中电感的实际存储能量进行检测。该电路通过对电感电流的采样，利用公式(1)计算出上一个采样时刻(刚结束的采样时刻)时的电感存储能量WL，并将计算结果实时传送至实际能量分析电路W。
式中
L——BUCK电路中的电感感值；
IL——采样得到的电感电流值。
电容实际能量检测电路WC的功能是对BUCK电路中电容的实际存储能量进行检测。该电路通过对电容端电压的采样，利用公式(2)计算出上一个采样时刻(刚结束的采样时刻)时的电容实际存储能量WC，并将计算结果实时发送至实际能量分析电路W。
式中
C——BUCK电路中的电容容值；
UC——采样得到的电容端电压值。
输出检测电路WR的功能是对BUCK电路的输出电压、输出能量和负载等效电阻进行检测。该电路通过对输出电压、输出电流的采样，利用公式(3)和公式(4)进行计算。将采样得到的输出电压Uout实时传送至差值计算电路F。将公式(3)的计算结果Wout作为上一个采样周期内BUCK电路的输出能量值，并将该结果实时传送至实际能量分析电路W。将公式(4)的计算结果Rload作为当前BUCK电路的负载等效电阻值，并将该结果实时传送至电感期望能量计算电路EL和输出期望能量计算电路ER。
Wout＝UoutIoutTs (3)
式中
Uout——上一个采样时刻得到的输出电压值；
Iout——上一个采样时刻得到的输出电流值；
Ts——一个采样周期的时间；
Rload＝Uout/Iout (4)
实际能量分析电路W的功能是实时接收电感实际能量检测电路WL、电容实际能量检测电路WC和输出检测电路WR传送过来的能量数值，利用这些数值相加得到实际总能量Wsum，即
Wsum＝WL+WC+Wout (5)
并将计算结果实时发送给能量分析电路V。
电感期望能量计算电路EL的功能是根据输出检测电路WR发送过来的负载等效电阻值和给定参考电压Uref，利用公式(6)计算得到电感期望能量EL(电感期望能量可等效于当BUCK电路输出电压等于给定参考电压Uref，且处于稳态运行时，电感所存储能量的平均值)，并将计算结果实时发送给期望能量分析电路E。
电容期望能量计算电路EC的功能是根据给定参考电压Uref，利用公式(7)计算得到电容期望能量EC(电容期望能量可等效于当BUCK电路输出电压等于给定参考电压Uref，且处于稳态运行时，电容所存储能量的平均值)，并将计算结果实时发送给期望能量分析电路E。
输出期望能量计算电路ER的功能是根据输出检测电路WR发送过来的等效负载值和给定参考电压Uref，利用公式(8)计算出在一个采样周期时间段内BUCK电路的输出期望能量Eout(输出期望能量可等效于当BUCK电路输出电压等于给定参考电压Uref，且处于稳态运行时，BUCK电路的输出能量的平均值)，并将计算结果实时发送给期望能量分析电路E。
Eout＝(Uref 2/Rload)Ts (8)
期望能量分析电路E的功能是实时接收电感期望能量计算电路EL、电容期望能量计算电路EC和输出期望能量计算电路ER传送过来的能量数值，利用这些数值相加得到期望总能量Esum，即
Esum＝EL+EC+Eout (9)
并将计算结果实时发送给能量分析电路V。
能量分析电路V的功能是实时接收期望能量分析电路E和实际能量分析电路W发送过来的能量数值，利用公式(10)计算出两者的差值ΔW和比值q。当ΔW大于误差值ε(ε的大小可以根据实际控制需求来设置，例如可以令ε取值为期望总能量Esum的5％)时，令调节系数Kreg＝q；当ΔW小于-ε时，令调节系数Kreg＝1/q；当ΔW的绝对值小于或等于ε时，令调节系数Kreg＝1。在完成以上数据处理后，能量分析电路V将调节系数Kreg传递给可调节PI控制器电路K。
差值计算电路F的功能是实时接收输出检测电路WR传送过来的输出电压Uout和外部提供的给定参考电压Uref，利用公式(11)计算出两者的差值ΔU，并将计算结果实时发送给可调节PI控制器电路K。
ΔU＝Uref-Uout (11)
可调节PI控制器电路K内部包含有一个PI控制器，其功能是实时接收能量分析电路V发送过来的调节系数Kreg，令PI控制器中的比例系数KP等于初始比例系数KPO与调节系数Kreg的乘积，即
KP＝KPOKreg (12)
令PI控制器中的积分系数KI等于初始积分系数KIO与调节系数Kreg的乘积，即
KI＝KIOKreg (13)
同时将差值计算电路F的输出作为由比例系数KP和积分系数KI构成的PI控制器的输入，即对ΔU进行PI运算处理，并将PI控制器的实时输出传送给驱动信号生成电路P。
驱动信号生成电路P根据输入信号的大小生成频率恒定、占空比变化的PWM信号，并对PWM信号进行必要的电气隔离、功率放大等处理，使之满足驱动电力电子器件的需求，并输出该PWM信号至BUCK电路中电力电子器件G的控制端，实现对电力电子器件G的控制。
下面举例对本发明做更详细的描述。
实施例一：
电力电子器件G、续流二极管D、滤波电感L、滤波电容C构成了BUCK型的DC-DC变换器主电路，这些器件的选型和参数计算与现有的BUCK型电路的器件选型和参数计算完全一致。如果是其他形式的电力变换器，则其主电路器件选型和参数计算也与现有的该种电力变换器主电路器件选型和参数计算方法完全一致。
电感实际能量检测电路WL可采用现有的具有能对能量进行实时检测和实时数据通讯功能的电路来实现，例如可以利用单片机通过霍尔型的电流传感器对电感电流进行采样，并且通过对采样得到的电流值进行相应的运算，即可计算出电感所存储的能量，并将计算结果通过并行总线等通讯方式发送给其他电路。
电容实际能量检测电路WC可采用现有的具有能对能量进行实时检测和实时数据通讯功能的电路来实现，例如可以利用单片机通过霍尔型的电压传感器对电容电压进行采样，并且通过对采样得到的电压值进行相应的运算，即可计算出电容所存储的能量，并将计算结果通过并行总线等通讯方式发送给其他电路。
输出检测电路WR可采用现有的具有能对电压、电流、能量进行实时检测和实时数据通讯功能的电路来实现，例如可以利用单片机通过霍尔型的电压和电流传感器对电力变换器的输出电压和电流进行采样，并且通过对采样到的电压值和电流值进行计算，即可计算出一定时间内电力变换器的输出能量和负载等效电阻值，并将采集到的电压值、计算出的输出能量值和负载等效电阻值，通过并行总线等通讯方式发送给其他电路。
实际能量分析电路W可采用现有的具有数据通讯和数据处理功能的电路来实现，例如可采用数字信号处理器(DSP)或者单片机辅以相应的外围电路的形式。
电感期望能量计算电路EL可采用现有的具有数据处理和实时数据通讯功能的电路来实现，例如可以利用单片机通过采样电路对给定参考电压Uref进行采样，并结合负载等效电阻值进行相应的运算，即可计算出电感期望能量，并将计算结果通过并行总线等通讯方式发送给其他电路。
输出期望能量计算电路ER可采用现有的具有数据处理和实时数据通讯功能的电路来实现，例如可以利用单片机通过采样电路对给定参考电压Uref进行采样，并结合负载等效电阻值进行相应的运算，即可计算出输出期望能量，并将计算结果通过并行总线等通讯方式发送给其他电路。
电容期望能量计算电路EC可采用现有的具有数据处理和实时数据通讯功能的电路来实现，例如可以利用单片机通过采样电路对给定参考电压Uref进行采样，并进行相应的运算，即可计算出电容期望能量，并将计算结果通过并行总线等通讯方式发送给其他电路。
期望能量分析电路E可采用现有的具有数据通讯、数据处理功能的电路来实现，例如可采用数字信号处理器(DSP)或者单片机辅以相应的外围电路的形式。
能量分析电路V可采用现有的具有数据通讯、数据处理功能的电路来实现，例如可采用数字信号处理器(DSP)或者单片机辅以相应的外围电路的形式。
差值计算电路F可采用现有的具有数据通讯、数据处理功能的电路来实现，例如可采用数字信号处理器(DSP)或者单片机辅以相应的外围电路的形式。
可调节PI控制器电路K可采用现有的能够实现数据通讯和PI控制器功能的电路构成。例如可采用数字信号处理器(DSP)，通过内部的编程计算实现PI控制器功能，PI控制器的初始比例系数和初始积分系数的选取，可参照现有PI控制器控制参数的设计方法。
驱动信号生成电路P包含脉宽调制信号生成电路和逻辑驱动电路。脉宽调制信号生成电路可采用现有的各种脉宽调制信号生成电路，也可以利用具有PWM输出功能的数字信号处理器(DSP)或者单片机来实现。逻辑驱动电路可采用将现有的各种能够实现逻辑运算的电路(或者芯片)和电力电子器件的驱动电路结合在一起的方式来实现。
实施例二：
电感实际能量检测电路WL可采用现有的能对电流进行实时检测和具有乘法运算功能的模拟电路来实现。例如可以利用霍尔型的电流传感器对电感电流进行采样，并且利用乘法电路实现对电感所存储能量的计算，并将乘法电路最终输出的模拟信号传送给其他电路，其中乘法电路的设计与现有的乘法电路设计方法相同。
电容实际能量检测电路WC可采用现有的能对电压进行实时检测和具有乘法运算功能的模拟电路来实现。例如可以利用霍尔型的电压传感器对电容电压进行采样，并且利用乘法电路实现对电容所存储能量的计算，并将乘法电路最终输出的模拟信号传送给其他电路，其中乘法电路的设计与现有的乘法电路设计方法相同。
输出检测电路WR可采用现有的能对电压、电流进行实时检测和具有乘法、除法运算功能的模拟电路来实现。例如可以利用霍尔型的电压和电流传感器对电力变换器的输出电压和电流进行采样，利用乘法电路实现对电力变换器的输出能量的计算，利用除法电路实现对负载等效电阻值的计算，并将采集到的电压值、乘法电路和除法电路的输出，都以模拟量信号的形式传送给其他电路，其中乘法电路和除法电路的设计与现有的乘法电路和除法电路设计方法相同。
实际能量分析电路W可采用现有的具有加法运算功能的模拟电路来实现。例如可使用加法电路实现对实际总能量的计算，并将加法电路的输出以模拟量信号的形式传送给其他电路，其中加法电路的设计与现有的加法电路设计方法相同。
电感期望能量计算电路EL可采用现有的具有乘法、除法运算功能的模拟电路来实现。例如可以使用乘法电路和除法电路相结合的方法实现对电感期望能量的计算，并将计算电路的最终输出以模拟量信号的形式传送给其他电路，其中乘法电路和除法电路的设计与现有的乘法电路和除法电路设计方法相同。
输出期望能量计算电路ER可采用现有的具有乘法、除法运算功能的模拟电路来实现。例如可以使用乘法电路和除法电路相结合的方法实现对输出期望能量的计算，并将计算电路的最终输出以模拟量信号的形式传送给其他电路，其中乘法电路和除法电路的设计与现有的乘法电路和除法电路设计方法相同。
电容期望能量计算电路EC可采用现有的具有乘法运算功能的模拟电路来实现。例如可以使用乘法电路实现对电容期望能量的计算，并将乘法电路的输出以模拟量信号的形式传送给其他电路，其中乘法电路的设计与现有的乘法电路设计方法相同。
期望能量分析电路E可采用现有的具有加法运算功能的模拟电路来实现。例如可使用加法电路实现对期望总能量的计算，并将加法电路的输出以模拟量信号的形式传送给其他电路，其中加法电路的设计与现有的加法电路设计方法相同。
能量分析电路V可采用现有的具有A/D采集、数据通讯、数据处理功能的电路来实现，例如可采用数字信号处理器(DSP)或者单片机辅以相应的外围电路的形式，利用A/D采集将输入的模拟信号转化为数字信号，以进行数据处理，并且利用串行数据总线等通讯型式，实现与可调节PI控制器电路K之间的数据传递。
差值计算电路F可采用现有的具有减法运算功能的模拟电路来实现。例如可使用减法电路实现对差值ΔU的计算，并将减法电路的输出以模拟量信号的形式传送给其他电路，其中减法电路的设计与现有的减法电路设计方法相同。
可调节PI控制器电路K可采用现有的具有PI控制器功能的模拟电路以及相应的数据接收电路构成。例如可采用图2所示电路，在图2中，电阻R1、R2、R3、电容C2和运算放大器A1构成了标准的PI控制器电路，其设计方法与现有的PI控制器电路设计方法相同，但是其中的电阻R2为数控可调电阻，电容C2为数控可调电容，电阻R2和电容C2的数字控制端(图中的c端口)通过数据总线等形式与能量分析电路V相连接，电阻R2和电容C2可选用现有的相关数控产品，PI控制器电路的输入端(图中的a端口)与差值计算电路F的输出连接，PI控制器电路的输出端(图中的b端口)与驱动信号生成电路P的输入连接。
驱动信号生成电路P包含脉宽调制信号生成电路和逻辑驱动电路。脉宽调制信号生成电路可采用现有的相应脉宽调制信号生成电路，也可以利用具有PWM输出功能的数字信号处理器(DSP)或者单片机来实现。逻辑驱动电路可采用将现有的各种能够实现逻辑运算的电路(或者芯片)和电力电子器件的驱动电路结合在一起的方式来实现。
其他电路的实现和设计方法与实施例一相同。

Claims (3)

1.一种可实现控制器参数自整定的电力变换器控制电路，包括电力变换器主电路，所述电力变换器主电路由输出滤波电容C、电力电子开关器件G、续流二极管D和滤波电感L构成，其特征是：还包括由电感实际能量检测电路WL、电容实际能量检测电路WC、输出检测电路WR、实际能量分析电路W、电感期望能量计算电路EL、电容期望能量计算电路EC、输出期望能量计算电路ER、期望能量分析电路E、能量分析电路V、可调节PI控制器电路K、驱动信号生成电路P、差值计算电路F，
电力变换器主电路的输入端与外部电源Uin连接；电感实际能量检测电路WL与滤波电感L串联连接，同时电感实际能量检测电路WL的输出信号作为实际能量分析电路W的输入信号之一与其一个输入端相连接；电容实际能量检测电路WC与滤波电容C并联连接，同时电容实际能量检测电路WC的输出信号作为实际能量分析电路W的输入信号之一与其一个输入端相连接；输出检测电路WR的输入端与BUCK电路的输出端连接，输出检测电路WR的输入端与负载R连接，输出检测电路WR的输出端wr与实际能量分析电路W的一个输入端相连接，输出检测电路WR的输出端r同时连接至电感期望能量计算电路EL的一个输入端和输出期望能量计算电路ER的一个输入端，输出检测电路WR的输出端u与差值计算电路F的一个输入端相连接；实际能量分析电路W的输出端与能量分析电路V的一个输入端相连；由外部提供的给定参考电压Uref同时分别与差值计算电路F的一个输入端、电感期望能量计算电路EL的一个输入端、电容期望能量计算电路EC的一个输入端和输出期望能量计算电路ER的一个输入端连接；电感期望能量计算电路EL的输出端与期望能量分析电路E的一个输入端连接；电容期望能量计算电路EC的输出端与期望能量分析电路E的一个输入端连接；输出期望能量计算电路ER的输出端与期望能量分析电路E的一个输入端连接；期望能量分析电路E的输出端与能量分析电路V的一个输入端连接；能量分析电路V的输出端作为可调节PI控制器电路K的调节信号与其调节信号输入端相连接；可调节PI控制器电路K的处理信号输入端与差值计算电路F的输出端连接，可调节PI控制器电路K的输出端与驱动信号生成电路P的输入端连接；驱动信号生成电路P的输出端与电力电子开关器件G的驱动端连接。
2.根据权利要求1所述的可实现控制器参数自整定的电力变换器控制电路，其特征是：可调节PI控制器电路K内部包含有一个PI控制器，实时接收能量分析电路V发送过来的调节系数Kreg，令PI控制器中的比例系数KP等于初始比例系数KPO与调节系数Kreg的乘积，即
KP＝KPOKreg
令PI控制器中的积分系数KI等于初始积分系数KIO与调节系数Kreg的乘积，即
KI＝KIOKreg
同时将差值计算电路F的输出作为由比例系数KP和积分系数KI构成的PI控制器的输入，即对ΔU进行PI运算处理，并将PI控制器的实时输出传送给驱动信号生成电路P，ΔU为差值计算电路F实时接收输出检测电路WR传送过来的输出电压Uout和外部提供的给定参考电压Uref的差值。
3.根据权利要求2所述的可实现控制器参数自整定的电力变换器控制电路，其特征是：驱动信号生成电路P根据输入信号的大小生成频率恒定、占空比变化的PWM信号，并对PWM信号进行电气隔离、功率放大处理，使满足驱动电力电子器件的需求，并输出该PWM信号至电力变换器主电路中电力电子开关器件G的控制端，实现对电力电子开关器件G的控制。
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