CN110086339A - 基于分段延迟反馈控制的Buck-Boost变换器控制参数稳定域确定方法 - Google Patents

基于分段延迟反馈控制的Buck-Boost变换器控制参数稳定域确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于分段延迟反馈控制的Buck‑Boost变换器控制参数稳定域确定方法，所述方法为：以Buck‑Boost变换器中电感电流和电容电压为状态变量，针对该变换器在脉冲输入电压作用下的两种不同电平状态，分别建立其状态微分方程；根据Buck‑Boost变换器输入电压的不同，对变换器中电感参考电流进行修正，从而得到新的电感参考电流；根据上述状态微分方程和新的电感参考电流，获得系统的离散迭代映射模型；根据上述离散迭代映射模型，获得变换器在脉冲输入电压作用下采用分段延迟反馈控制实现系统稳定运行时其控制参数上、下限值对应的函数关系式，由所得函数关系式即可确定相应控制参数的稳定域范围。

Description

基于分段延迟反馈控制的Buck-Boost变换器控制参数稳定域 确定方法
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种基于分段延迟反馈控制的 Buck-Boost变换器控制参数稳定域确定方法。
背景技术
Buck-Boost变换器因具有结构简单、输出电压调节范围宽、可实现升降压控制等优点而得到了广泛的应用。然而该变换器因属变结构强非线性系统，在一定条件下会产生分岔与混沌现象，并导致变换器运行中产生不规则电磁噪声过大、振荡加剧等问题，直接影响到变换器的稳定运行。因此，针对该变换器研究有效的混沌控制方法以确保系统的稳定运行具有重要意义。
目前国内外在有关Buck-Boost变换器的混沌控制方面已开展了系列研究，提出了诸如OGY控制方法、非线性分段二次函数反馈控制法、参数共振微扰法等多种控制方法，取得了较好的控制效果。但上述方法都是针对变换器在输入为稳态直流电压下存在的混沌现象提出的，而当变换器直接采用 PWM整流电源作为输入电源时，即变换器输入电压为PWM调制的脉冲输入电压时存在的混沌现象则研究较少，目前只提出了一种分段延迟反馈控制法，虽取得了较好的控制效果，但存在控制参数整定困难等不足，如果其控制参数选择不合适，则不能达到预期的混沌控制效果。因此针对变换器在脉冲输入电压作用下采用分段延迟反馈控制法时，如何在保证系统稳定运行的前提下研究确定其控制参数的变化规律，并进而确定其控制参数的稳定域范围，对于确保系统的稳定运行具有重要意义。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于分段延迟反馈控制的 Buck-Boost变换器控制参数稳定域确定方法，通过本发明可确定系统稳定运行时控制参数的稳定域范围。
本发明提供的一种基于分段延迟反馈控制的Buck-Boost变换器控制参数稳定域确定方法，是以Buck-Boost变换器中电感电流和电容电压为状态变量，针对该变换器在脉冲输入电压作用下的两种不同电平状态，分别建立其状态微分方程；根据Buck-Boost变换器输入电压的不同，对变换器中电感参考电流进行修正，从而得到新的电感参考电流；根据上述状态微分方程和新的电感参考电流，获得系统的离散迭代映射模型；根据上述离散迭代映射模型，获得变换器在脉冲输入电压作用下采用分段延迟反馈控制实现系统稳定运行时其控制参数上、下限值对应的函数关系式，由所得函数关系式即可确定相应控制参数的稳定域范围；具体包括：
步骤(1)以Buck-Boost变换器中电感电流和电容电压为状态变量，针对该变换器在脉冲输入电压作用下的两种不同电平状态，分别建立变换器的状态(即变换器中功率开关管的导通或关断状态)微分方程；
步骤(2)根据Buck-Boost变换器输入电压的不同，对变换器中电感参考电流进行修正，从而得到新的电感参考电流；
步骤(3)根据步骤(1)所述状态微分方程和步骤(2)所述新的电感参考电流，获得变换器的离散迭代映射模型；
步骤(4)根据步骤(3)所得变换器的离散迭代映射模型，针对变换器在脉冲输入电压作用下采用分段延迟反馈控制，获得在其控制参数k1任取一给定值时，实现系统稳定运行的控制参数k2的取值范围(k2min, k2max)；
步骤(5)按一定增量改变控制参数k1的给定值，采用上述同样的方法获得m组控制参数k2相应的取值范围(k2min,k2max)；
步骤(6)根据所获得的m组控制参数k2的上限值k2max和下限值k2min以及相应的控制参数k1值，采用数值拟合方法分别获得上限值k2max与k1值以及下限值k2min与k1值间的函数关系式，由上述两个函数关系式所界定的区域即为控制参数k1和k2的稳定域，在该稳定域内任意选取的k1和k2值均能保证变换器的稳定运行。
优选的，步骤(1)是以Buck-Boost变换器中电感电流iL和电容电压uC为状态变量，针对变换器在脉冲输入电压作用下的两种不同电平状态并根据变换器中功率开关管Q的两种不同工作状态，分别建立其状态微分方程，具体为：
状态一：功率开关Q导通状态。
当变换器的脉冲输入电压为高电平Uin1时，变换器状态微分方程为：
当变换器的脉冲输入电压为低电平Uin2时，变换器状态微分方程为：
状态二：功率开关Q断开状态。
此时变换器工作状态与输入电压无关，其状态微分方程为：
其中：为状态向量，L、C和R分别为变换器中电感、电容及负载电阻。
优选地，步骤(2)的具体操作为：根据所述Buck-Boost变换器输入电压的不同，通过公式(4)对变换器中电感参考电流进行修正，从而得到新的电感参考电流：
其中：I′ref为修正后的新电感参考电流，Iref为电感参考电流初值，k1、 k2分别为变换器输入电压为高电平Uin1和低电平Uin2时的控制参数，uC为电容电压，T为功率开关管Q的开关周期。
优选地，步骤(3)包括如下具体操作：
步骤(3-1)将步骤(1)中变换器的状态微分方程转化为离散方程；
步骤(3-2)计算(n+1)T时刻新电感参考电流In+1；
步骤(3-3)根据电感电流、脉冲输入电压、步骤(3-1)所得离散方程以及步骤(3-2)所得新电感参考电流，计算得变换器中功率开关管在第 (n+1)个开关周期的导通时间tn+1；
步骤(3-4)根据步骤(3-1)～步骤(3-3)所得数据以及nT时刻的电感电流和电容电压，得到变换器的统一离散迭代映射模型。
更优选地，步骤(3-1)具体为：将式(1)-式(3)所述状态微分方程时间离散化，分别可得：
x(n+1)＝G1x(n)+H1Uin1 (5)
x(n+1)＝G1x(n)+H1Uin2 (6)
x(n+1)＝G2x(n) (7)
其中：in和un分别表示在nT时刻的电感电流和电容电压，
由式(5)-式(7)可得式(1)-式(3)的离散方程，具体如下：
式(1)离散化可表示为：
式(2)离散化可表示为：
式(3)离散化可表示为：
其中：
更优选地，步骤(3-2)具体为：以In+1表示(n+1)T时刻新电感参考电流，则由式(4)可得：
其中：un和un-1分别表示nT时刻和(n-1)T时刻的电容电压。
更优选地，步骤(3-3)具体为：根据nT时刻的电感电流in、脉冲输入电压Uin、式(8)或式(9)所示离散化方程以及式(11)所示新电感参考电流，得到变换器中功率开关管在第(n+1)个开关周期的导通时间 tn+1为：
其中：Uin为变换器输入电压(当变换器输入电压为高电平时，Uin＝Uin1；当变换器输入电压为低电平时，Uin＝Uin2)。
更优选地，步骤(3-4)具体为：根据步骤(3-1)和步骤(3-3)所得结果计算第(n+1)个开关周期中(nT+tn+1)时刻的电感电流和电容电压，再结合步骤(3-1)所得(n+1)T时刻的电感电流和电容电压以及nT 时刻的电感电流in和电容电压un，得到变换器的统一离散迭代映射模型，具体表示为：
其中：M1＝(In+1cos(ωtm)+asin(ωtm))，M2＝(τIn+1+aω)cos(ωtm)，
M3＝(aτ-ωIn+1)sin(ωtm)，
tm＝T-tn+1。
优选地，步骤(4)是以步骤(3)所得离散迭代映射模型为标准，针对变换器在脉冲输入电压作用下采用分段延迟反馈控制时，对其控制参数k1任取一给定值，采集变换器中各参数计算第(n+1)个开关周期内(n+1)T时刻电感的新参考电流值In+1、功率开关管的导通时间tn+1、(n+1)T时刻的电感电流 in+1和电容电压un+1，根据变换器的输出响应in+1和un+1是否与in和un相等判断变换器是否稳定运行，通过迭代的方法获得实现变换器稳定运行时控制参数k2的取值范围(k2min,k2max)。
更优选地，步骤(4)具体包括如下步骤：
步骤(4-1)：令控制参数k1为某一定值，设置系统参数，包括：脉冲输入电压高电平Uin1和低电平Uin2的具体取值，电感参考电流初值Iref，最大迭代次数N，控制参数k2的初始值k2.0，控制参数k2的增量Δk2，最大重复次数 B；
步骤(4-2)：采集nT时刻的脉冲输入电压Uin并根据该时刻的脉冲输入电压电平确定相应的控制参数(输入电压为高电平Uin1时为k1，输入电压为低电平Uin2时为k2)，通过公式(11)计算第(n+1)个开关周期内(n+1)T时刻电感的新参考电流值In+1；
步骤(4-3)：根据nT时刻的脉冲输入电压Uin和电感电流in，通过公式 (12)计算第(n+1)个开关周期内功率开关管的导通时间tn+1；
步骤(4-4)：根据公式(14)，计算第(n+1)个开关周期内(n+1)T时刻的电感电流in+1和电容电压un+1；
步骤(4-5)：判断系统的输出响应in+1和un+1是否与in和un相等，若是，则表示系统稳定运行，执行步骤(4-7)，否则表示系统不能稳定运行，执行步骤(4-6)；
步骤(4-6)：判断迭代次数n是否小于最大迭代次数N，若是(即n小于N时)，则n加1，返回步骤(4-2)，否则，当迭代次数n大于或等于最大迭代次数N时，系统还不能稳定运行，则执行步骤(4-9)；
步骤(4-7)：控制参数k2在k2.0的基础上依次递增Δk2，每次递增后均根据步骤(4-2)～步骤(4-5)所述方法判断系统是否稳定运行，若是则继续递增，直到系统不能稳定运行为止，此时则令k2max＝k2，然后执行步骤(4-8)；
步骤(4-8)：控制参数k2在k2.0的基础上依次递减Δk2，每次递减后均根据步骤(4-2)～步骤(4-5)所述方法判断系统是否稳定运行，若是则继续递减，直到系统不能稳定运行为止，此时则令k2min＝k2，执行步骤(4-13)；
步骤(4-9)：控制参数k2在k2.0的基础上依次递增Δk2(由于无法执行步骤4-7～步骤4-8，则代表控制参数k2的初始值k2.0选取不恰当，控制参数k2需以初始值k2.0为基础，通过迭代的方式重新确定控制参数k2的新初始值k’2.0，从而确定稳定域)，根据步骤(4-2)～步骤(4-5)所述方法判断系统是否稳定运行，若系统稳定运行，则令k2min＝k2，然后执行步骤(4-10)；否则判断递增次数b是否小于最大重复次数B，若递增次数b小于最大重复次数B，则控制参数k2继续依次递增Δk2，并根据步骤(4-2)～步骤(4-5)所述方法判断系统是否稳定运行，若系统稳定运行，则令k2min＝k2，然后执行步骤(4-10)，否则当递增次数b大于等于最大重复次数B时，系统还不能稳定运行，则执行步骤(4-11)；
步骤(4-10)：控制参数k2继续依次递增Δk2，根据步骤(4-2)～步骤(4-5) 所述方法判断系统是否稳定运行，若是，则继续递增，直到系统不能稳定运行为止，此时则令k2max＝k2，然后执行步骤(4-13)；
步骤(4-11)：控制参数k2在k2.0的基础上依次递减Δk2(当重复次数大于一定次数时系统还不能稳定运行，则说明找不到稳定域中控制参数k2的最小值，需尝试找稳定域中控制参数k2的最大值)，根据步骤(4-2)～步骤(4-5) 所述方法判断系统是否稳定运行，若是，则令k2max＝k2，然后执行步骤(4-12)，否则继续递减，直到系统稳定运行为止，此时则令k2max＝k2，然后执行步骤 (4-12)；
步骤(4-12)：控制参数k2依次递减Δk2，根据步骤(4-2)～步骤(4-5) 所述方法判断系统是否稳定运行，若是，则继续递减，直到系统不能稳定运行为止，则令k2min＝k2，然后执行步骤(4-13)；
步骤(4-13)：根据所得控制参数k2的上限值k2max和下限值k2min，获得实现系统稳定运行时控制参数k2的取值范围(k2min,k2max)。
优选地，步骤(5)中，按一定增量改变控制参数k1的给定值，采用上述同样方法获得m组控制参数k2相应的取值范围(k2min,k2max)；所述控制参数k1的增量Δk1的具体取值和所述m的具体数据可根据需要进行确定。
优选地，步骤(6)中，根据所获得的m组控制参数k2的上限值k2max和下限值k2min以及相应的控制参数k1值，采用数值拟合方法分别获得上限值k2max与k1值以及下限值k2min与k1值间的函数关系式，由上述两个函数关系式所界定的区域即为控制参数k1和k2的稳定域，在该稳定域内任意选取的k1和k2值均能保证系统的稳定运行。
与现有技术相比，本发明以Buck-Boost变换器中电感电流和电容电压为状态变量，针对该变换器在脉冲输入电压作用下的两种不同电平状态，分别建立其状态微分方程；根据Buck-Boost变换器输入电压的不同，对变换器中电感参考电流进行修正，从而得到新的电感参考电流；根据上述状态微分方程和新的电感参考电流，获得变换器的离散迭代映射模型；根据上述离散迭代映射模型，获得变换器在脉冲输入电压作用下采用分段延迟反馈控制实现系统稳定运行时其控制参数上、下限值对应的函数关系式，由所得函数关系式即可确定相应控制参数的稳定域范围。本发明的优势是：当变换器直接采用PWM整流电源作为输入电源时，即变换器输入电压为PWM调制的脉冲输入电压时所存在的混沌现象，采用分段延迟反馈控制法，本发明在保证系统稳定运行的前提下研究确定其控制参数的变化规律，并进而确定其控制参数的稳定域范围，从而达到预期的混沌控制效果，对于确保Buck-Boost变换器的稳定运行具有重要意义。
附图说明
图1为本发明Buck-Boost变换器的主电路拓扑结构图；
图2为本发明实施例提供的一种基于分段延迟反馈控制的Buck-Boost变换器控制参数稳定域确定方法流程图；
图3为本发明实施例提供的一种获得实现系统稳定运行时控制参数k2取值范围(k2min,k2max)的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步具体的说明。
图1为本发明Buck-Boost变换器的主电路拓扑结构图，该变换器包括脉冲电源Uin(即包括高电平Uin1和低电平Uin2)、功率开关Q、电感L、电容C、二极管D和负载电阻R。其中，功率开关Q的集电极与脉冲电源Uin的正极相连，功率开关Q的发射极与二极管D的阴极以及电感L的一端相连，二极管D的阳极与电容C的负极以及负载电阻R的一端相连，电感L的另一端与电容C的正极以及负载电阻R的另一端相连后接至脉冲电源Uin的负极。
参见图2，为本发明提供的一种基于分段延迟反馈控制的Buck-Boost变换器控制参数稳定域确定方法流程图。所述方法包括如下步骤：
步骤(1)：以Buck-Boost变换器中电感电流和电容电压为状态变量，针对该变换器在脉冲输入电压作用下的两种不同电平状态，分别建立其状态微分方程：
以Buck-Boost变换器中电感电流iL和电容电压uC为状态变量，针对变换器在脉冲输入电压作用下的两种不同电平状态并根据变换器中功率开关管Q 的两种不同工作状态，分别建立其状态微分方程，具体为：
状态一(功率开关Q导通)：
当变换器的脉冲输入电压为高电平Uin1时，变换器状态微分方程为：
当变换器的脉冲输入电压为低电平Uin2时，变换器状态微分方程为：
状态二(功率开关Q断开)：
此时变换器工作状态与输入电压无关，其变换器状态微分方程为：
其中：为变换器状态向量，L、C和R分别为变换器中电感、电容及负载电阻。
步骤(2)：根据Buck-Boost变换器输入电压的不同，对变换器中电感参考电流进行修正，从而得到新的电感参考电流，具体为：
其中：I′ref为修正后的新电感参考电流，Iref为电感参考电流初值，k1、k2分别为变换器输入电压为高电平Uin1和低电平Uin2时的控制参数，uC为电容电压，T为功率开关管Q的开关周期。
步骤(3)：根据步骤(1)所述状态微分方程和步骤(2)所述新的电感参考电流，获得系统的离散迭代映射模型，具体包括如下步骤：
步骤(3-1)：将式(1)-式(3)所述状态微分方程时间离散化，分别可得：
x(n+1)＝G1x(n)+H1Uin1 (5)
x(n+1)＝G1x(n)+H1Uin2 (6)
x(n+1)＝G2x(n) (7)
其中：in和un分别表示在nT时刻的电感电流和电容电压，
由式(5)-式(7)可得式(1)-式(3)的离散方程，具体如下：
式(1)离散化可表示为：
式(2)离散化可表示为：
式(3)离散化可表示为：
其中：
步骤(3-2)：以In+1表示(n+1)T时刻的新电感参考电流，则由式(4) 可得：
其中：un和un-1分别表示nT时刻和(n-1)T时刻的电容电压。
步骤(3-3)：根据nT时刻的电感电流in、脉冲输入电压Uin、式(8) 或式(9)所示离散方程，可得当电感电流等于新电感参考电流In+1时功率开关管在第(n+1)个开关周期内的导通时间tn+1为：
其中：Uin为变换器输入电压(当变换器输入电压为高电平时，Uin＝Uin1；当变换器输入电压为低电平时，Uin＝Uin2)。
步骤(3-4)：根据式(12)、式(8)或式(9)(本实施例中当变换器输入电压为高电平时，用式(8)；当变换器输入电压为低电平时，用式(9))，可得第(n+1)个开关周期中(nT+tn+1)时刻的电感电流和电容电压为：
以式(13)所得(nT+tn+1)时刻的电感电流和电容电压为初始值，由式(10)可得(n+1)T时刻的电感电流和电容电压，即可得到整个变换器的统一离散迭代映射模型，具体为：
其中：M1＝(In+1cos(ωtm)+asin(ωtm))，M2＝(τIn+1+aω)cos(ωtm)， M3＝(aτ-ωIn+1)sin(ωtm)， tm＝T-tn+1，tm为功率开关管在第(n+1)个开关周期内的关断时间。
步骤(4)：根据步骤(3)所得变换器的离散迭代映射模型(14)，针对变换器在脉冲输入电压作用下采用分段延迟反馈控制时，对其控制参数k1任取一给定值，获得实现系统稳定运行时控制参数k2的取值范围(k2min, k2max)，参见图3，为本发明实施例提供的一种获得实现系统稳定运行时控制参数k2的取值范围(k2min,k2max)的流程图(本文中min代表最小值， max代表最大值，其余不再赘述)，具体步骤如下：
步骤(4-1)设置系统参数(包括：脉冲输入电压高电平Uin1和低电平 Uin2的具体取值，电感参考电流初值Iref，最大迭代次数N，控制参数k2的增量Δk2，最大重复次数B)，令控制参数k1任取一给定值，控制参数k2为初始值k2.0；
步骤(4-2)采集nT时刻的脉冲输入电压Uin并根据脉冲输入电压电平确定相应的控制参数，再根据电容电压和步骤(3)所得公式(11)计算(n+1)T 时刻电感的新参考电流值In+1；
步骤(4-3)根据nT时刻的脉冲输入电压Uin和电感电流in，根据步骤(3) 所得公式(12)计算第(n+1)个开关周期内功率开关管的导通时间tn+1；
步骤(4-4)根据步骤(3)所得公式(14)，计算(n+1)T时刻的电感电流 in+1和电容电压un+1；
步骤(4-5)根据步骤(4-4)计算所得电感电流和电容电压值判断系统的输出响应in+1和un+1是否与前一开关周期in和un相等，若in+1＝in，un+1＝un，则表示系统稳定运行，然后执行步骤(4-7)；若in+1≠in，un+1≠un，则表示系统不能稳定运行，执行步骤(4-6)；
步骤(4-6)判断迭代次数n是否小于最大迭代次数N，若迭代次数n小于最大迭代次数N，则n加1，然后返回步骤(4-2)；若迭代次数n大于等于最大迭代次数N，则执行步骤(4-9)；
步骤(4-7)令控制参数k2为k2.0+Δk2，根据步骤(4-2)～步骤(4-5)所述方法判断系统是否稳定运行，若系统不能稳定运行，则令k2max＝k2，然后执行步骤(4-8)；若系统稳定运行，则令控制参数k2在k2.0+Δk2的基础上依次递增Δk2，直到系统不能稳定运行为止，此时则令k2max＝k2，然后执行步骤(4-8)；
步骤(4-8)令控制参数k2为k2.0-Δk2(本实施例中考虑了k2.0为k2min的情况)，根据步骤(4-2)～步骤(4-5)所述方法判断系统是否稳定运行，若系统不能稳定运行，则令k2min＝k2，然后执行步骤(4-13)；若系统稳定运行，则令控制参数k2在k2.0-Δk2的基础上依次递减Δk2，直到系统不能稳定运行为止，此时则令k2min＝k2，然后执行步骤(4-13)；
步骤(4-9)令控制参数k2为k2.0+Δk2，根据步骤(4-2)～步骤(4-5)所述方法判断系统是否稳定运行，若系统稳定运行，则令k2min＝k2，然后执行步骤(4-10)；若系统不能稳定运行，则令控制参数k2在k2.0+Δk2的基础上依次递增Δk2，每次递增后均根据步骤(4-2)～步骤(4-5)所述方法判断系统是否稳定运行，当递增次数b小于最大重复次数B时，系统稳定运行，则令k2min＝k2，然后执行步骤(4-10)，当递增次数b大于等于最大重复次数B时系统还不能稳定运行，则执行步骤(4-11)；
步骤(4-10)令控制参数k2为k2min+Δk2，根据步骤(4-2)～步骤(4-5) 所述方法判断系统是否稳定运行，若系统不能稳定运行，此时令k2max＝k2，执行步骤(4-13)；若系统稳定运行，则令控制参数k2在k2min+Δk2基础上依次递增Δk2，直到系统不能稳定运行为止，此时令k2max＝k2，然后执行步骤(4-13)；
步骤(4-11)令控制参数k2为k2.0-Δk2，根据步骤(4-2)～步骤(4-5)所述方法判断系统是否稳定运行，若系统稳定运行，则令k2max＝k2，然后执行步骤(4-12)；若系统不能稳定运行，则令控制参数k2在k2.0-Δk2的基础上依次递减Δk2，直到系统稳定运行为止，此时则令k2max＝k2，然后执行步骤(4-12)；
步骤(4-12)令控制参数k2为k2max-Δk2，根据步骤(4-2)～步骤(4-5) 所述方法判断系统是否稳定运行，若系统不能稳定运行，则令k2min＝k2；若系统稳定运行，则令控制参数k2在k2max-Δk2的基础上依次递减Δk2，直到系统不能稳定运行为止，此时则令k2min＝k2，然后执行步骤(4-13)；
步骤(4-13)根据步骤(4-7)和步骤(4-8)，或步骤(4-10)和步骤(4-9)，或步骤(4-11)和步骤(4-12)所得控制参数k2的上限值k2max和下限值k2min，获得实现系统稳定运行时控制参数k2的取值范围(k2min,k2max)；需要注意的是，步骤(4-7)和步骤(4-8)，或步骤(4-10)和步骤(4-9)，或步骤(4-11) 和步骤(4-12)中控制参数k2的上限值k2max和下限值k2min不能相互随机任意组合，也就是说，系统稳定运行时控制参数k2的取值范围(k2min,k2max)必然为步骤(4-7)中控制参数k2计算得到的上限值k2max与步骤(4-8)中控制参数k2计算得到的下限值k2min；类似地，步骤(4-10)中控制参数k2计算得到的上限值k2max必然与步骤(4-9)中控制参数k2计算得到的下限值k2min相对应；步骤(4-11)中控制参数k2计算得到的上限值k2max必然与步骤(4-12) 中控制参数k2计算得到的下限值k2min相对应。
步骤(5)：按一定增量Δk1改变控制参数k1的给定值，采用上述同样方法(本步骤5与步骤4的不同仅在于k1取不同数值)获得m组控制参数k2相应的取值范围(k2min,k2max)；
步骤(6)：根据步骤(4)～步骤(5)所得m组控制参数k2的上限值k2max和下限值k2min以及相应的控制参数k1值，采用数值拟合方法分别获得上限值k2max与k1值以及下限值k2min与k1值间的函数关系式；其中，所述数值拟合方法优先采用最小二乘法，所获得的函数关系式分别为：
(a)控制参数k2上限值k2max与k1值间的函数关系式为：
式中：a1、b1、c1、d1分别为系数，所述系数采用最小二乘法进行确定。
(b)控制参数k2下限值k2min与k1值间的函数关系式为：
式中：a2、b2、c2、d2分别为系数，所述系数采用最小二乘法进行确定。
由上述两个函数关系式所界定的区域即为控制参数k1和k2的稳定域，在该稳定域内任意选取的k1和k2值均能保证系统的稳定运行，从而达到预期的混沌控制效果。

Claims (8)

1.一种基于分段延迟反馈控制的Buck-Boost变换器控制参数稳定域确定方法，其特征在于，是以Buck-Boost变换器中电感电流和电容电压为状态变量，针对该变换器在脉冲输入电压作用下的两种不同电平状态，分别建立其状态微分方程；根据Buck-Boost变换器输入电压的不同，对变换器中电感参考电流进行修正，从而得到新的电感参考电流；根据上述状态微分方程和新的电感参考电流，获得系统的离散迭代映射模型；根据上述离散迭代映射模型，获得变换器在脉冲输入电压作用下采用分段延迟反馈控制实现系统稳定运行时其控制参数上、下限值对应的函数关系式，由所得函数关系式即可确定相应控制参数的稳定域范围。
2.一种基于分段延迟反馈控制的Buck-Boost变换器控制参数稳定域确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)以Buck-Boost变换器中电感电流和电容电压为状态变量，针对该变换器在脉冲输入电压作用下的两种不同电平状态，分别建立变换器的状态(即变换器中功率开关管的导通或关断状态)微分方程；
步骤(2)根据Buck-Boost变换器输入电压的不同，对变换器中电感参考电流进行修正，从而得到新的电感参考电流；
步骤(3)根据步骤(1)所述状态微分方程和步骤(2)所述新的电感参考电流，获得变换器的离散迭代映射模型；
步骤(4)根据步骤(3)所得变换器的离散迭代映射模型，针对变换器在脉冲输入电压作用下采用分段延迟反馈控制，获得在其控制参数k1任取一给定值时，实现变换器稳定运行的控制参数k2的取值范围(k2min,k2max)；
步骤(5)按一定增量改变控制参数k1的给定值，采用上述同样的方法获得m组控制参数k2相应的取值范围(k2min,k2max)；
步骤(6)根据所获得的m组控制参数k2的上限值k2max和下限值k2min以及相应的控制参数k1值，采用数值拟合方法分别获得上限值k2max与k1值以及下限值k2min与k1值间的函数关系式，由上述两个函数关系式所界定的区域即为控制参数k1和k2的稳定域，在该稳定域内任意选取的k1和k2值均能保证变换器的稳定运行。
3.根据权利要求2所述的基于分段延迟反馈控制的Buck-Boost变换器控制参数稳定域确定方法，其特征在于，步骤(1)是以Buck-Boost变换器中电感电流iL和电容电压uC为状态变量，针对变换器在脉冲输入电压作用下的两种不同电平状态并根据变换器中功率开关管Q的两种不同工作状态，分别建立其状态微分方程，具体为：
状态一：功率开关Q导通状态；
当变换器的脉冲输入电压为高电平Uin1时，变换器状态微分方程为：
当变换器的脉冲输入电压为低电平Uin2时，变换器状态微分方程为：
状态二：功率开关Q断开状态；
此时变换器工作状态与输入电压无关，其状态微分方程为：
其中：为状态向量，L、C和R分别为变换器中电感、电容及负载电阻。
4.根据权利要求2所述的基于分段延迟反馈控制的Buck-Boost变换器控制参数稳定域确定方法，其特征在于：步骤(2)的具体操作为：根据所述Buck-Boost变换器输入电压的不同，通过公式(4)对变换器中电感参考电流进行修正，从而得到新的电感参考电流：
其中：I'ref为修正后的新电感参考电流，Iref为电感参考电流初值，k1、k2分别为变换器输入电压为高电平Uin1和低电平Uin2时的控制参数，uC为电容电压，T为功率开关管Q的开关周期。
5.根据权利要求2所述的基于分段延迟反馈控制的Buck-Boost变换器控制参数稳定域确定方法，其特征在于，步骤(3)包括如下具体操作：
步骤(3-1)将步骤(1)中变换器的状态微分方程转化为离散方程；
步骤(3-2)计算(n+1)T时刻新电感参考电流In+1；
步骤(3-3)根据电感电流、脉冲输入电压、步骤(3-1)所得离散方程以及步骤(3-2)所得新电感参考电流，计算得变换器中功率开关管在第(n+1)个开关周期的导通时间tn+1；
步骤(3-4)根据步骤(3-1)～步骤(3-3)所得数据以及nT时刻的电感电流和电容电压，得到变换器的统一离散迭代映射模型。
6.根据权利要求2所述的基于分段延迟反馈控制的Buck-Boost变换器控制参数稳定域确定方法，其特征在于：步骤(4)是以步骤(3)所得离散迭代映射模型为标准，针对变换器在脉冲输入电压作用下采用分段延迟反馈控制时，对其控制参数k1任取一给定值，采集系统中各参数计算第(n+1)个开关周期内(n+1)T时刻电感的新参考电流值In+1、功率开关管的导通时间tn+1、(n+1)T时刻的电感电流in+1和电容电压un+1，根据系统的输出响应in+1和un+1是否与in和un相等判断系统是否稳定运行，通过迭代的方法获得实现系统稳定运行时控制参数k2的取值范围(k2min,k2max)。
7.根据权利要求2所述的基于分段延迟反馈控制的Buck-Boost变换器控制参数稳定域确定方法，其特征在于：步骤(5)中，按一定增量改变控制参数k1的给定值，采用上述同样的方法获得m组控制参数k2相应的取值范围(k2min,k2max)；所述控制参数k1的增量Δk1的具体取值和所述m的具体数据可根据需要进行确定。
8.根据权利要求2所述的一种基于分段延迟反馈控制的Buck-Boost变换器控制参数稳定域确定方法，其特征在于：步骤(6)中，根据所述m组控制参数k2的上限值k2max和下限值k2min以及相应的控制参数k1值，采用数值拟合方法分别获得上限值k2max与k1值以及下限值k2min与k1值间的函数关系式；所述数值拟合方法优先采用最小二乘法，所获得的函数关系式分别为：
(1)控制参数k2上限值k2max与k1值间的函数关系式为：
式中：a1、b1、c1、d1分别为系数，所述系数采用最小二乘法进行确定。
(2)控制参数k2下限值k2min与k1值间的函数关系式为：
式中：a2、b2、c2、d2分别为系数，所述系数采用最小二乘法进行确定。
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