CN110112906B - 一种参数确定方法、装置、存储介质及开关电源 - Google Patents

一种参数确定方法、装置、存储介质及开关电源 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种参数确定方法、装置、存储介质及开关电源，该方法包括：应用于开关电源；该开关电源，包括：整流桥和变换器，在整流桥的输出节点或变换器的输入节点设置有第一组储能组件，在变换器的输出节点设置有第二组储能组件；该参数确定方法包括：确定开关电源中第一组储能组件的第一初始值，和/或确定开关电源中第二组储能组件的第二初始值；在开关电源通电之前，给第一组储能组件赋上计算得到的第一初始值、和/或给第二组储能组件赋上计算得到的第二初始值，以使开关电源通电之后跳过充电阶段而达到设定的稳定状态。本发明的方案，可以解决开关电源达到稳态的时间较长的问题，达到缩短开关电源达到稳态的时间的效果。

Description

一种参数确定方法、装置、存储介质及开关电源
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种参数确定方法、装置、存储介质及开关电源，尤其涉及一种开关电源初值设定方法、装置、存储介质及开关电源。
背景技术
开关电源即开关模式电源(Switch Mode Power Supply，简称SMPS)，又称交换式电源或开关变换器等，是一种高频化电能转换装置；其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源或是直流电源，而输出多半是需要直流电源的设备如个人电脑，而开关电源就是进行两者之间电压及电流的转换。
开关电源中的开关器件，使得电路数值计算具有非线性斩波环节，无法通过常规的直流工作点分析求取状态变量初值。而一些电路数值计算和电压闭环控制，都是从零值开始，超调较大，且控制器积分环节容易饱和，退饱和过程延长了控制时间，导致系统达到稳态的时间较长。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种参数确定方法、装置、存储介质及开关电源，以解决开关电源达到稳态的时间较长的问题，达到缩短开关电源达到稳态的时间的效果。
本发明提供一种参数确定方法，包括：应用于开关电源；该开关电源，包括：整流桥和变换器，在所述整流桥的输出节点或所述变换器的输入节点设置有第一组储能组件，在所述变换器的输出节点设置有第二组储能组件；该参数确定方法包括：确定所述开关电源中第一组储能组件的第一初始值，和/或确定所述开关电源中第二组储能组件的第二初始值；在所述开关电源通电之前，给所述第一组储能组件赋上计算得到的第一初始值、和/或给所述第二组储能组件赋上计算得到的第二初始值，以使所述开关电源通电之后跳过充电阶段而达到设定的稳定状态。
可选地，所述第一组储能组件，包括：第一储能元件和/或第二储能元件；其中，第一储能元件，串联在所述整流桥的输出节点、或串联在所述变换器的输入节点；所述第一储能元件包括电感元件；和/或，第二储能元件，并联在所述整流桥的输出节点、或并联在所述变换器的输入节点；所述第二储能元件包括电容元件。
可选地，确定所述开关电源中第一组储能组件的第一初始值，包括：在所述第一组储能组件包括第一储能元件的情况下，确定所述开关电源中第一储能元件的第一子初始值为所述整流桥的输出功率与所述整流桥的输出电压的比值；和/或，在所述第一组储能组件包括第二储能元件的情况下，确定所述开关电源中第二储能元件的第二子初始值为所述整流桥的输出节点处的输出电压。
可选地，所述第二组储能组件，包括：第三储能元件、和/或第四储能元件、和/或第五储能元件；其中，第三储能元件，并联在所述变换器的输出节点、或并联在所述开关电源的负载的输入节点；所述第三储能元件包括电容元件；和/或，第四储能元件，串联在所述变换器的输出节点、或串联在所述开关电源的负载的输入节点；所述第四储能元件包括电感元件；和/或，第五储能元件，并联在所述变换器的输出节点、或并联在所述开关电源的负载的输入节点；所述第五储能元件包括电容元件。
可选地，确定所述开关电源中第二组储能组件的第二初始值，包括：在所述第二组储能组件包括第三储能元件的情况下，确定所述开关电源中第三储能元件的第三子初始值为所述变换器的输出电压；和/或，在所述第二组储能组件包括第四储能元件的情况下，确定所述开关电源中第四储能元件的第四子初始值为所述变换器的输出功率与所述变换器的输出电压的比值；和/或，在所述第二组储能组件包括第五储能元件的情况下，确定所述开关电源中第五储能元件的第五子初始值为所述变换器的输出电压。
与上述方法相匹配，本发明另一方面提供一种参数确定装置，包括：应用于开关电源；该开关电源，包括：整流桥和变换器，在所述整流桥的输出节点或所述变换器的输入节点设置有第一组储能组件，在所述变换器的输出节点设置有第二组储能组件；该参数确定装置包括：确定单元，用于确定所述开关电源中第一组储能组件的第一初始值，和/或确定所述开关电源中第二组储能组件的第二初始值；赋值单元，用于在所述开关电源通电之前，给所述第一组储能组件赋上计算得到的第一初始值、和/或给所述第二组储能组件赋上计算得到的第二初始值，以使所述开关电源通电之后跳过充电阶段而达到设定的稳定状态。
可选地，所述第一组储能组件，包括：第一储能元件和/或第二储能元件；其中，第一储能元件，串联在所述整流桥的输出节点、或串联在所述变换器的输入节点；所述第一储能元件包括电感元件；和/或，第二储能元件，并联在所述整流桥的输出节点、或并联在所述变换器的输入节点；所述第二储能元件包括电容元件。
可选地，所述确定单元确定所述开关电源中第一组储能组件的第一初始值，包括：在所述第一组储能组件包括第一储能元件的情况下，确定所述开关电源中第一储能元件的第一子初始值为所述整流桥的输出功率与所述整流桥的输出电压的比值；和/或，在所述第一组储能组件包括第二储能元件的情况下，确定所述开关电源中第二储能元件的第二子初始值为所述整流桥的输出节点处的输出电压。
可选地，所述第二组储能组件，包括：第三储能元件、和/或第四储能元件、和/或第五储能元件；其中，第三储能元件，并联在所述变换器的输出节点、或并联在所述开关电源的负载的输入节点；所述第三储能元件包括电容元件；和/或，第四储能元件，串联在所述变换器的输出节点、或串联在所述开关电源的负载的输入节点；所述第四储能元件包括电感元件；和/或，第五储能元件，并联在所述变换器的输出节点、或并联在所述开关电源的负载的输入节点；所述第五储能元件包括电容元件。
可选地，所述确定单元确定所述开关电源中第二组储能组件的第二初始值，包括：在所述第二组储能组件包括第三储能元件的情况下，确定所述开关电源中第三储能元件的第三子初始值为所述变换器的输出电压；和/或，在所述第二组储能组件包括第四储能元件的情况下，确定所述开关电源中第四储能元件的第四子初始值为所述变换器的输出功率与所述变换器的输出电压的比值；和/或，在所述第二组储能组件包括第五储能元件的情况下，确定所述开关电源中第五储能元件的第五子初始值为所述变换器的输出电压。
与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种开关电源，包括：以上所述的参数确定装置。
可选地，所述开关电源，包括：正激式开关电源、反激式开关电源、BUCK开关电源、BOOST开关电源、CUK开关电源、推挽式开关电源、半桥式开关电源、或全桥式开关电源。
与上述方法相匹配，本发明再一方面提供一种存储介质，包括：所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行以上所述的参数确定方法。
与上述方法相匹配，本发明再一方面提供一种开关电源，包括：处理器，用于执行多条指令；存储器，用于存储多条指令；其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行以上所述的参数确定方法。
本发明的方案，通过对开关电源电路中各储能元件设定初值，能够极大缩短电路达到稳态时间，提升控制效率。
进一步，本发明的方案，通过对电路中各储能元件设定初值，能够极大缩短电路达到稳态时间，节约研发设计时间。
进一步，本发明的方案，通过对电路中各储能元件设定初值，使得电路中储能元件可以跳过充电过程，更快速且平均平稳地到达稳定状态。
进一步，本发明的方案，通过对电路中各储能元件设定初值，使得电路中储能元件可以跳过充电过程，可以实现更短的系统调节时间以及更小的输出电压超调量。
进一步，本发明的方案，通过拓扑学方法识别电路节点并计算和设定状态变量初值，减少输出电压动态响应时间，可以减少控制器调节时间，使系统更快达到稳态。
由此，本发明的方案，通过对开关电源电路中各储能元件设定初值，解决开关电源达到稳态的时间较长的问题，从而，克服调节时间长、输出电压超调量大、达到稳态时间长的缺陷，实现调节时间短、输出电压超调量小、达到稳态时间短的有益效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的参数确定方法的一实施例的流程示意图；
图2为本发明的参数确定装置的一实施例的结构示意图；
图3为开关电源的一实施例的典型结构示意图；
图4为电路设定初值与不设定初值条件下输出电压波形的对比曲线示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
1-第一储能元件；2-第二储能元件；3-第三储能元件；4-第四储能元件；5-第五储能元件；102-确定单元；104-赋值单元。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种参数确定方法，如图1所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该参数确定方法，可以应用于开关电源。其中，该开关电源，是待进行参数确定的开关电源。该开关电源，可以包括：整流桥和变换器(例如：依次设置在交流电源输出端和设定的需要供电电源输出端如负载所需供电电源输出端之间的整流桥和变换器)，在所述整流桥的输出节点或所述变换器的输入节点设置有第一组储能组件，在所述变换器的输出节点设置有第二组储能组件。
也就是说，该参数确定方法，可以可以应用于开关电源。该开关电源，可以包括：设置在交流电源输出端、且可以用于对交流电进行整流以输出直流电的整流桥，设置在整流桥与负载之间、且可以用于将整理桥整理得到的直流电作为输入电压进行变换后得到负载所需稳定输出电压的变换器，设置在整流桥与变换器之间的第一储能元件1和第二储能元件2，设置在变换器与负载之间的第三储能元件3、第四储能元件4和第五储能元件5。
例如：本发明的方案，广泛适用于各类开关电源电路拓扑，如正激式、反激式、BUCK、BOOST、CUK、推挽式、半桥式、全桥式等。交流电源输出交流电Vin经整流桥变换为直流电作为变换器的输入电压，经过变换器后得到需要的稳定输出电压Vout输出供后续负载使用。在变换器的输入与输出两端，都会有一定量的储能元件(如电容、电感)，在电路中起到滤除纹波及续流等作用。
具体地，在可以应用于开关电源的情况下，该参数确定方法可以包括：步骤S110和步骤S120。
在步骤S110处，确定所述开关电源中第一组储能组件的第一初始值，和/或确定所述开关电源中第二组储能组件的第二初始值。
例如：给电路系统中的储能元件设定初始值，如：电容设定为稳定状态时的电压值，电感设定为稳定状态时的电流值。通过拓扑学方法识别电路节点并计算和设定状态变量初值，减少输出电压动态响应时间，可以减少控制器调节时间，使系统更快达到稳态。从而，可以在开关电源数值计算中缩短时间，在实际控制中，电路系统及控制器以此为初始状态启动，可以减少控制器调节时间，避免积分过饱和，减小输出电压超调，使系统更快达到运行稳定状态。
可选地，所述第一组储能组件，可以包括：第一储能元件1和/或第二储能元件2，具体可以包括以下至少一种情形。
具体地，第一储能元件1，串联在所述整流桥的输出节点、或串联在所述变换器的输入节点。所述第一储能元件1可以包括电感元件。
具体地，第二储能元件2，并联在所述整流桥的输出节点、或并联在所述变换器的输入节点。所述第二储能元件2可以包括电容元件。
由此，通过可灵活组合地设置在整流桥的输出节点和/或变换器的输入节点处的第一储能元件和/或第二储能元件，可以灵活且可靠地实现整流桥的输出节点、变换器的输入节点等处的滤波、续流等处理，灵活且可靠。
可选地，步骤S110中确定所述开关电源中第一组储能组件的第一初始值，可以包括以下至少一种第一初始值的确定情形。
第一第一初始值的确定情形：在所述第一组储能组件可以包括第一储能元件1的情况下，确定所述开关电源中第一储能元件1的第一子初始值为所述整流桥的输出功率与所述整流桥的输出电压的比值。
第二第一初始值的确定情形：在所述第一组储能组件可以包括第二储能元件2的情况下，确定所述开关电源中第二储能元件2的第二子初始值为所述整流桥的输出节点处的输出电压(即第二储能元件2的两端电压为交流电源的输入电压)。其中，第一组储能组件的第一初始值，可以包括：第一储能元件1的第一子初始值，和/或第二储能元件2的第二子初始值。
例如：第二储能元件2一般为电容元件，拓扑特征为并联在整流桥输出节点或变换器输入节点，电容元件以电压的形式储存电场能，第二储能元件2在电路稳定时其两端电压约等于输入交流电压Vin峰值，给第二储能元件2设定其两端电压初值为MAX(Vin)。
由此，通过对整流桥的输出节点、变换器的输入节点等处的第一储能组件的初始值进行确定，可以在开关电源通电前给该第一储能组件赋初始值，有利于简化对开关电源的参数的计算操作，也有利于提升开关电源达到稳定状态的时间。
可选地，所述第二组储能组件，可以包括：第三储能元件3、和/或第四储能元件4、和/或第五储能元件5，具体可以包括以下至少一种情形。
具体地，第三储能元件3，并联在所述变换器的输出节点、或并联在所述开关电源的负载的输入节点(即负载节点)。所述第三储能元件3可以包括电容元件。
具体地，第四储能元件4，串联在所述变换器的输出节点、或串联在所述开关电源的负载的输入节点。所述第四储能元件4可以包括电感元件。
具体地，第五储能元件5，并联在所述变换器的输出节点、或并联在所述开关电源的负载的输入节点。所述第五储能元件5可以包括电容元件。
由此，通过可灵活组合地设置在变换器的输出节点和/或负载的输入节点处的第一储能元件和/或第二储能元件，可以灵活且可靠地实现变换器的输出节点、负载的输入节点等处的滤波、续流等处理，灵活且可靠。
可选地，步骤S110中确定所述开关电源中第二组储能组件的第二初始值，可以包括以下至少一种第二初始值的确定情形。
第一第二初始值的确定情形：在所述第二组储能组件可以包括第三储能元件3的情况下，确定所述开关电源中第三储能元件3的第三子初始值为所述变换器的输出电压(优选为所述开关电源稳态时所述变换器的稳定输出电压)。
第二第二初始值的确定情形：在所述第二组储能组件可以包括第四储能元件4的情况下，确定所述开关电源中第四储能元件4的第四子初始值为所述变换器的输出功率与所述变换器的输出电压的比值。其中，所述变换器的输出电压优选为所述开关电源稳态时所述变换器的稳定输出电压。
例如：第四储能元件4一般为电感元件，其稳态电流为
Figure GDA0002609816610000101
其中Pout为变换器输出功率。该稳态电流为第四储能元件4设定流经的电流值大小为：
Figure GDA0002609816610000102
第三第二初始值的确定情形：在所述第二组储能组件可以包括第五储能元件5的情况下，确定所述开关电源中第五储能元件5的第五子初始值为所述变换器的输出电压(优选为所述开关电源稳态时所述变换器的稳定输出电压)。
其中，第二组储能组件的第二初始值，可以包括：第三储能元件3的第三子初始值，和/或第四储能元件4的第四子初始值，和/或第五储能元件5的第五子初始值。
例如：第三储能元件3、第五储能元件5一般为电容元件，其拓扑特征为并联在变换器输出节点或并联在负载节点，第三储能元件3、第五储能元件5在电路稳定时两端电压都等于稳定输出电压Vout；稳定输出电压Vout的计算方法可以参见以下说明。
例如：以反激式变换器为例，电流连续模式下为
Figure GDA0002609816610000111
其中D为开关器件占空比，n为变压器变比，VIN为输入交流电压的峰值；电流断续模式下为
Figure GDA0002609816610000112
其中，Ton为一个开关周期内开关管导通时间，T为一个开关周期，R为输出负载阻值，Lp为变压器励磁电感值，η开关电源转换效率。
由此，通过对变换器的输出节点、负载的输入节点等处的第二储能组件的初始值进行确定，可以在开关电源通电前给该第二储能组件赋初始值，有利于简化对开关电源的参数的计算操作，也有利于提升开关电源达到稳定状态的时间。
在步骤S120处，在所述开关电源通电之前，给所述第一组储能组件赋上计算得到的第一初始值(如以计算得到的所述第一初始值给所述第一组储能组件赋值)、和/或给所述第二组储能组件赋上计算得到的第二初始值(如以计算得到的所述第二初始值给所述第二组储能组件赋值)，以使所述开关电源通电之后跳过充电阶段而达到设定的稳定状态。
其中，开关电源通电之前，是指开关电源接入交流电源与负载之间之前。
例如：在数值计算中，各储能元件赋上述初值(即给各储能元件赋值)，电路启动后能够直接跳过充电阶段，更快到达稳态，缩短电路整体数值计算周期或软件仿真时间。适用于各种开关电源的数值计算和控制的初值设定方法，可应用于开关电源电路研发，降低开关电源EMI(electromagnetic interference，电磁干扰)水平。主要应用于开关电源研发阶段，能够适用于各类开关电源电路，在设计阶段，往往需要进行较多的电路数值计算或软件仿真，通过对电路中各储能元件设定初值，能够极大缩短电路达到稳态时间，节约研发设计时间。
例如：储能元件能够在电路接入电源时，直接以设定的初始值为初始状态启动，跳过充电环节。而采用本发明的方案提供的开关电源初值设定方法及应用电路中的设定初值方法，电路中储能元件可以跳过充电过程，更快速且平均平稳地到达稳定状态，表现为更短的系统调节时间以及更小的输出电压超调量。由图4可以看出，设定初值后的电路系统极大降低了超调量，同时有效地缩短了到达稳态的时间。
其中，给各储能元件赋上述初值后，电路启动后储能元件已经达到了充电稳定后的状态，相当于通过计算得出它们稳定后的状态。而且，是在电路接入电源之前就将这些初值赋给各储能元件，因此，就省去了充电的环节。
由此，通过确定开关电源中相应储能组件的初始值，在开关电源通电之前以该初始值给相应储能组件赋值，可以使开关电源在启动后跳过充电阶段而直接达到设定的稳定状态，省去了对开关电源参数的具体计算，也节省了达到稳定状态的时间。
经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过对开关电源电路中各储能元件设定初值，能够极大缩短电路达到稳态时间，提升控制效率。
根据本发明的实施例，还提供了对应于参数确定方法的一种参数确定装置。参见图2所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该参数确定装置，可以应用于开关电源。其中，该开关电源，是待进行参数确定的开关电源。该开关电源，可以包括：整流桥和变换器(例如：依次设置在交流电源输出端和设定的需要供电电源输出端如负载所需供电电源输出端之间的整流桥和变换器)，在所述整流桥的输出节点或所述变换器的输入节点设置有第一组储能组件，在所述变换器的输出节点设置有第二组储能组件。
也就是说，该参数确定装置，可以可以应用于开关电源。该开关电源，可以包括：设置在交流电源输出端、且可以用于对交流电进行整流以输出直流电的整流桥，设置在整流桥与负载之间、且可以用于将整理桥整理得到的直流电作为输入电压进行变换后得到负载所需稳定输出电压的变换器，设置在整流桥与变换器之间的第一储能元件1和第二储能元件2，设置在变换器与负载之间的第三储能元件3、第四储能元件4和第五储能元件5。
例如：本发明的方案，广泛适用于各类开关电源电路拓扑，如正激式、反激式、BUCK、BOOST、CUK、推挽式、半桥式、全桥式等。交流电源输出交流电Vin经整流桥变换为直流电作为变换器的输入电压，经过变换器后得到需要的稳定输出电压Vout输出供后续负载使用。在变换器的输入与输出两端，都会有一定量的储能元件(如电容、电感)，在电路中起到滤除纹波及续流等作用。
具体地，在可以应用于开关电源的情况下，该参数确定装置可以包括：确定单元102和赋值单元104。
在一个可选例子中，确定单元102，可以用于确定所述开关电源中第一组储能组件的第一初始值，和/或确定所述开关电源中第二组储能组件的第二初始值。该确定单元102的具体功能及处理参见步骤S110。
例如：给电路系统中的储能元件设定初始值，如：电容设定为稳定状态时的电压值，电感设定为稳定状态时的电流值。通过拓扑学方法识别电路节点并计算和设定状态变量初值，减少输出电压动态响应时间，可以减少控制器调节时间，使系统更快达到稳态。从而，可以在开关电源数值计算中缩短时间，在实际控制中，电路系统及控制器以此为初始状态启动，可以减少控制器调节时间，避免积分过饱和，减小输出电压超调，使系统更快达到运行稳定状态。
可选地，所述第一组储能组件，可以包括：第一储能元件1和/或第二储能元件2，具体可以包括以下至少一种情形。
具体地，第一储能元件1，串联在所述整流桥的输出节点、或串联在所述变换器的输入节点。所述第一储能元件1可以包括电感元件。
具体地，第二储能元件2，并联在所述整流桥的输出节点、或并联在所述变换器的输入节点。所述第二储能元件2可以包括电容元件。
由此，通过可灵活组合地设置在整流桥的输出节点和/或变换器的输入节点处的第一储能元件和/或第二储能元件，可以灵活且可靠地实现整流桥的输出节点、变换器的输入节点等处的滤波、续流等处理，灵活且可靠。
可选地，所述确定单元102确定所述开关电源中第一组储能组件的第一初始值，可以包括以下至少一种第一初始值的确定情形。
第一第一初始值的确定情形：所述确定单元102，具体还可以用于在所述第一组储能组件可以包括第一储能元件1的情况下，确定所述开关电源中第一储能元件1的第一子初始值为所述整流桥的输出功率与所述整流桥的输出电压的比值。
第二第一初始值的确定情形：所述确定单元102，具体还可以用于在所述第一组储能组件可以包括第二储能元件2的情况下，确定所述开关电源中第二储能元件2的第二子初始值为所述整流桥的输出节点处的输出电压(即第二储能元件2的两端电压为交流电源的输入电压)。其中，第一组储能组件的第一初始值，可以包括：第一储能元件1的第一子初始值，和/或第二储能元件2的第二子初始值。
例如：第二储能元件2一般为电容元件，拓扑特征为并联在整流桥输出节点或变换器输入节点，电容元件以电压的形式储存电场能，第二储能元件2在电路稳定时其两端电压约等于输入交流电压Vin峰值，给第二储能元件2设定其两端电压初值为MAX(Vin)。
由此，通过对整流桥的输出节点、变换器的输入节点等处的第一储能组件的初始值进行确定，可以在开关电源通电前给该第一储能组件赋初始值，有利于简化对开关电源的参数的计算操作，也有利于提升开关电源达到稳定状态的时间。
可选地，所述第二组储能组件，可以包括：第三储能元件3、和/或第四储能元件4、和/或第五储能元件5，具体可以包括以下至少一种情形。
具体地，第三储能元件3，并联在所述变换器的输出节点、或并联在所述开关电源的负载的输入节点(即负载节点)。所述第三储能元件3可以包括电容元件。
具体地，第四储能元件4，串联在所述变换器的输出节点、或串联在所述开关电源的负载的输入节点。所述第四储能元件4可以包括电感元件。和/或，
具体地，第五储能元件5，并联在所述变换器的输出节点、或并联在所述开关电源的负载的输入节点。所述第五储能元件5可以包括电容元件。
由此，通过可灵活组合地设置在变换器的输出节点和/或负载的输入节点处的第一储能元件和/或第二储能元件，可以灵活且可靠地实现变换器的输出节点、负载的输入节点等处的滤波、续流等处理，灵活且可靠。
可选地，所述确定单元102确定所述开关电源中第二组储能组件的第二初始值，可以包括以下至少一种第二初始值的确定情形。
第一第二初始值的确定情形：所述确定单元102，具体还可以用于在所述第二组储能组件可以包括第三储能元件3的情况下，确定所述开关电源中第三储能元件3的第三子初始值为所述变换器的输出电压(优选为所述开关电源稳态时所述变换器的稳定输出电压)。
第二第二初始值的确定情形：所述确定单元102，具体还可以用于在所述第二组储能组件可以包括第四储能元件4的情况下，确定所述开关电源中第四储能元件4的第四子初始值为所述变换器的输出功率与所述变换器的输出电压的比值。其中，所述变换器的输出电压优选为所述开关电源稳态时所述变换器的稳定输出电压。
例如：第四储能元件4一般为电感元件，其稳态电流为
Figure GDA0002609816610000161
其中Pout为变换器输出功率。该稳态电流为第四储能元件4设定流经的电流值大小为：
Figure GDA0002609816610000162
第三第二初始值的确定情形：所述确定单元102，具体还可以用于在所述第二组储能组件可以包括第五储能元件5的情况下，确定所述开关电源中第五储能元件5的第五子初始值为所述变换器的输出电压(优选为所述开关电源稳态时所述变换器的稳定输出电压)。
其中，第二组储能组件的第二初始值，可以包括：第三储能元件3的第三子初始值，和/或第四储能元件4的第四子初始值，和/或第五储能元件5的第五子初始值。
例如：第三储能元件3、第五储能元件5一般为电容元件，其拓扑特征为并联在变换器输出节点或并联在负载节点，第三储能元件3、第五储能元件5在电路稳定时两端电压都等于稳定输出电压Vout；稳定输出电压Vout的计算方法可以参见以下说明。
例如：以反激式变换器为例，电流连续模式下为
Figure GDA0002609816610000171
其中D为开关器件占空比，n为变压器变比，VIN为输入交流电压的峰值；电流断续模式下为
Figure GDA0002609816610000172
其中，Ton为一个开关周期内开关管导通时间，T为一个开关周期，R为输出负载阻值，Lp为变压器励磁电感值，η开关电源转换效率。
由此，通过对变换器的输出节点、负载的输入节点等处的第二储能组件的初始值进行确定，可以在开关电源通电前给该第二储能组件赋初始值，有利于简化对开关电源的参数的计算操作，也有利于提升开关电源达到稳定状态的时间。
在一个可选例子中，赋值单元104，可以用于在所述开关电源通电之前，给所述第一组储能组件赋上计算得到的第一初始值(如以计算得到的所述第一初始值给所述第一组储能组件赋值)、和/或给所述第二组储能组件赋上计算得到的第二初始值(如以计算得到的所述第二初始值给所述第二组储能组件赋值)，以使所述开关电源通电之后跳过充电阶段而达到设定的稳定状态。该赋值单元104的具体功能及处理参见步骤S120。
其中，开关电源通电之前，是指开关电源接入交流电源与负载之间之前。
例如：在数值计算中，各储能元件赋上述初值(即给各储能元件赋值)，电路启动后能够直接跳过充电阶段，更快到达稳态，缩短电路整体数值计算周期或软件仿真时间。适用于各种开关电源的数值计算和控制的初值设定方法，可应用于开关电源电路研发，降低开关电源EMI水平。主要应用于开关电源研发阶段，能够适用于各类开关电源电路，在设计阶段，往往需要进行较多的电路数值计算或软件仿真，通过对电路中各储能元件设定初值，能够极大缩短电路达到稳态时间，节约研发设计时间。
例如：储能元件能够在电路接入电源时，直接以设定的初始值为初始状态启动，跳过充电环节。而采用本发明的方案提供的开关电源初值设定方法及应用电路中的设定初值方法，电路中储能元件可以跳过充电过程，更快速且平均平稳地到达稳定状态，表现为更短的系统调节时间以及更小的输出电压超调量。由图4可以看出，设定初值后的电路系统极大降低了超调量，同时有效地缩短了到达稳态的时间。
其中，给各储能元件赋上述初值后，电路启动后储能元件已经达到了充电稳定后的状态，相当于通过计算得出它们稳定后的状态。而且，是在电路接入电源之前就将这些初值赋给各储能元件，因此，就省去了充电的环节。
由此，通过确定开关电源中相应储能组件的初始值，在开关电源通电之前以该初始值给相应储能组件赋值，可以使开关电源在启动后跳过充电阶段而直接达到设定的稳定状态，省去了对开关电源参数的具体计算，也节省了达到稳定状态的时间。
由于本实施例的装置所实现的处理及功能基本相应于前述图1所示的方法的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过对电路中各储能元件设定初值，能够极大缩短电路达到稳态时间，节约研发设计时间。
根据本发明的实施例，还提供了对应于参数确定装置的一种开关电源。该开关电源可以包括：以上所述的参数确定装置。
可选地，所述开关电源，可以包括：正激式开关电源、反激式开关电源、BUCK开关电源、BOOST开关电源、CUK开关电源、推挽式开关电源、半桥式开关电源、或全桥式开关电源。
在一个可选实施方式中，本发明的方案，提出了一种适用于各种开关电源的数值计算和控制的初值设定方法，由图4可以看出，设定初值后的电路系统极大降低了超调量，同时有效地缩短了到达稳态的时间。本发明的方案，可应用于开关电源电路研发，降低开关电源EMI水平。本发明的方法，主要应用于开关电源研发阶段，能够适用于各类开关电源电路，在设计阶段，往往需要进行较多的电路数值计算或软件仿真，通过对电路中各储能元件设定初值，能够极大缩短电路达到稳态时间，节约研发设计时间。
开关电源，是通过开关管的开通与关断，对输入电压进行斩波来实现电压的转变；由于开关管开通与关断期间电路的工作状态是不相同的，导致电路的数值计算属于较复杂的非线性过程，所以开关电源中的开关器件使得电路数值计算具有非线性斩波环节。而电路数值计算和电压闭环控制，都是从零值开始而使得超调较大，是因为：在电路接入电源之前，电路中的储能元件全部都处于零充电状态；在接入电源以后，会有一个充电过程，这个阶段电路中会产生一定的振荡，表现为输入电压的较大超调量。而采用本发明的方案提供的开关电源初值设定方法及应用电路中的设定初值方法，电路中储能元件可以跳过充电过程，更快速且平均平稳地到达稳定状态，表现为更短的系统调节时间以及更小的输出电压超调量。
在一个可选例子中，本发明的方案，通过拓扑学方法识别电路节点，并计算和设定状态变量初值，减少输出电压动态响应时间。从而，可以减少控制器调节时间，使系统更快达到稳态。
例如：将整流桥输出的两端按照电压正负极分别定义为电路中的1、2节点，其中，并联在节点1和2上的储能元件按照储能元件2设定初值，串联在节点上的储能元件按照储能元件1设定初值；将变换器输出侧的两端按照电压正负极分别定义为电路中的3、4节点，其中，并联在节点3和4上的储能元件按照储能元件3或5设定初值，串联在3节点上的储能元件按照储能元件4设定初值。
可见，本发明的方案，可以在开关电源数值计算中缩短时间，在实际控制中，电路系统及控制器以此为初始状态启动，可以减少控制器调节时间，避免积分过饱和，减小输出电压超调，使系统更快达到运行稳定状态。
例如：给电路系统中的储能元件设定初始值，例如：电容设定为稳定状态时的电压值，电感设定为稳定状态时的电流值，储能元件能够在电路接入电源时，直接以设定的初始值为初始状态启动，跳过充电环节。
在一个可选具体实施方式中，可以参见图3和图4所示的例子，对本发明的方案的具体实现过程进行示例性说明。
图3为开关电源基本拓扑构造，本发明的方案中，对储能元件进行初值设定，因此，只绘制出了相关的储能元件。本发明的方案，广泛适用于各类开关电源电路拓扑，如正激式、反激式、BUCK、BOOST、CUK、推挽式、半桥式、全桥式等。
图3为开关电源典型结构框图，其中，交流电源输出交流电Vin经整流桥变换为直流电作为变换器的输入电压，经过变换器后得到需要的稳定输出电压Vout输出供后续负载使用。在变换器的输入与输出两端，都会有一定量的储能元件(如电容、电感)，在电路中起到滤除纹波及续流等作用。
可选地，第二储能元件2一般为电容元件，拓扑特征为并联在整流桥输出节点或变换器输入节点，电容元件以电压的形式储存电场能，第二储能元件2在电路稳定时其两端电压约等于输入交流电压Vin峰值，给第二储能元件2设定其两端电压初值为MAX(Vin)。
可选地，第三储能元件3、第五储能元件5一般为电容元件，其拓扑特征为并联在变换器输出节点或并联在负载节点，第三储能元件3、第五储能元件5在电路稳定时两端电压都等于稳定输出电压Vout；稳定输出电压Vout的计算方法可以参见以下说明。
例如：以反激式变换器为例，电流连续模式下为
Figure GDA0002609816610000201
其中D为开关器件占空比，n为变压器变比，VIN为输入交流电压的峰值；电流断续模式下为
Figure GDA0002609816610000202
其中，Ton为一个开关周期内开关管导通时间，T为一个开关周期，R为输出负载阻值，Lp为变压器励磁电感值，η开关电源转换效率。
其中，变换器，可以是各种变换器，本发明的方案在其他类型的变换器中也是通用的，只是计算公式不尽相同。电流连续模式与断续模式是开关电源中的两种典型运行模式，主要是按照输出端电感的电流状态来确定，若其在每一个开关周期内都是从零开始，则为电流断续模式；若否，则为电流连续模式。
也就是说，在变换器选用反激式变换器时，第三储能元件3、第五储能元件5设定其两端电压初值为：电流连续模式下
Figure GDA0002609816610000211
电流断续模式下
Figure GDA0002609816610000212
其中，本发明的方案，主要是一种通过设定初值减少输出电压动态响应时间的方法，此处的公式只是为了说明本发明方案的一个应用例子。
可选地，第四储能元件4一般为电感元件，其稳态电流为
Figure GDA0002609816610000213
其中Pout为变换器输出功率。该稳态电流为第四储能元件4设定流经的电流值大小为：
Figure GDA0002609816610000214
可选地，图3中，储能元件1的初始值设定为：
Figure GDA0002609816610000215
在一个可选例子中，在数值计算中，各储能元件赋上述初值(即给各储能元件赋值)，电路启动后能够直接跳过充电阶段，更快到达稳态，缩短电路整体数值计算周期或软件仿真时间。
其中，给各储能元件赋上述初值后，电路启动后储能元件已经达到了充电稳定后的状态，相当于通过计算得出它们稳定后的状态。而且，是在电路接入电源之前就将这些初值赋给各储能元件，因此，就省去了充电的环节。
在一个可选例子中，电压闭环控制中，在初始充电阶段，输出反馈电压一值低于设定Vout时，使控制器积分环节停止积分，避免积分过饱和，减少超调；初始占空比设定为
Figure GDA0002609816610000216
其中，输出反馈电压一值低于设定Vout时使控制器积分环节停止积分，是由于：目前大部分开关电源采用PID控制，其中积分环节是计算误差的积分，其中误差为输出反馈电压减去设定Vout，当误差值一直为负值时，无法计算积分值，此时PID控制的积分环节不起作用。
由于本实施例的开关电源所实现的处理及功能基本相应于前述图2所示的装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过对电路中各储能元件设定初值，使得电路中储能元件可以跳过充电过程，更快速且平均平稳地到达稳定状态。
根据本发明的实施例，还提供了对应于参数确定方法的一种存储介质。该存储介质，可以包括：所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行以上所述的参数确定方法。
由于本实施例的存储介质所实现的处理及功能基本相应于前述图1所示的方法的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过对电路中各储能元件设定初值，使得电路中储能元件可以跳过充电过程，可以实现更短的系统调节时间以及更小的输出电压超调量。
根据本发明的实施例，还提供了对应于参数确定方法的一种开关电源。该开关电源，可以包括：处理器，用于执行多条指令；存储器，用于存储多条指令；其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行以上所述的参数确定方法。
由于本实施例的开关电源所实现的处理及功能基本相应于前述图1所示的方法的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过拓扑学方法识别电路节点并计算和设定状态变量初值，减少输出电压动态响应时间，可以减少控制器调节时间，使系统更快达到稳态。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (14)

1.一种参数确定方法，其特征在于，应用于开关电源；该开关电源，包括：整流桥和变换器，在所述整流桥的输出节点或所述变换器的输入节点设置有第一组储能组件，在所述变换器的输出节点设置有第二组储能组件；
该参数确定方法包括：
确定所述开关电源中第一组储能组件的第一初始值，确定所述开关电源中第二组储能组件的第二初始值；
在所述开关电源通电之前，给所述第一组储能组件赋上计算得到的第一初始值、给所述第二组储能组件赋上计算得到的第二初始值，以识别电路节点并计算和设定状态变量初值，使所述开关电源通电之后跳过充电阶段而达到设定的稳定状态；状态变量初值为开关电源稳态时第一组储能组件和第二组储能组件的电压或电流；状态变量初值，包括：第一组储能组件的第一初始值和第二组储能组件的第二初始值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一组储能组件，包括：第一储能元件（1）和/或第二储能元件（2）；其中，
第一储能元件（1），串联在所述整流桥的输出节点、或串联在所述变换器的输入节点；所述第一储能元件（1）包括电感元件；和/或，
第二储能元件（2），并联在所述整流桥的输出节点、或并联在所述变换器的输入节点；所述第二储能元件（2）包括电容元件。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述开关电源中第一组储能组件的第一初始值，包括：
在所述第一组储能组件包括第一储能元件（1）的情况下，确定所述开关电源中第一储能元件（1）的第一子初始值为所述整流桥的输出功率与所述整流桥的输出电压的比值；
和/或，
在所述第一组储能组件包括第二储能元件（2）的情况下，确定所述开关电源中第二储能元件（2）的第二子初始值为所述整流桥的输出节点处的输出电压。
4.根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述第二组储能组件，包括：第三储能元件（3）、和/或第四储能元件（4）、和/或第五储能元件（5）；其中，
第三储能元件（3），并联在所述变换器的输出节点、或并联在所述开关电源的负载的输入节点；所述第三储能元件（3）包括电容元件；和/或，
第四储能元件（4），串联在所述变换器的输出节点、或串联在所述开关电源的负载的输入节点；所述第四储能元件（4）包括电感元件；和/或，
第五储能元件（5），并联在所述变换器的输出节点、或并联在所述开关电源的负载的输入节点；所述第五储能元件（5）包括电容元件。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，确定所述开关电源中第二组储能组件的第二初始值，包括：
在所述第二组储能组件包括第三储能元件（3）的情况下，确定所述开关电源中第三储能元件（3）的第三子初始值为所述变换器的输出电压；
和/或，
在所述第二组储能组件包括第四储能元件（4）的情况下，确定所述开关电源中第四储能元件（4）的第四子初始值为所述变换器的输出功率与所述变换器的输出电压的比值；和/或，
在所述第二组储能组件包括第五储能元件（5）的情况下，确定所述开关电源中第五储能元件（5）的第五子初始值为所述变换器的输出电压。
6.一种参数确定装置，其特征在于，包括：应用于开关电源；该开关电源，包括：整流桥和变换器，在所述整流桥的输出节点或所述变换器的输入节点设置有第一组储能组件，在所述变换器的输出节点设置有第二组储能组件；
该参数确定装置包括：
确定单元，用于确定所述开关电源中第一组储能组件的第一初始值，确定所述开关电源中第二组储能组件的第二初始值；
赋值单元，用于在所述开关电源通电之前，给所述第一组储能组件赋上计算得到的第一初始值、给所述第二组储能组件赋上计算得到的第二初始值，以识别电路节点并计算和设定状态变量初值，使所述开关电源通电之后跳过充电阶段而达到设定的稳定状态；状态变量初值为开关电源稳态时第一组储能组件和第二组储能组件的电压或电流；状态变量初值，包括：第一组储能组件的第一初始值和第二组储能组件的第二初始值。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一组储能组件，包括：第一储能元件（1）和/或第二储能元件（2）；其中，
第一储能元件（1），串联在所述整流桥的输出节点、或串联在所述变换器的输入节点；所述第一储能元件（1）包括电感元件；和/或，
第二储能元件（2），并联在所述整流桥的输出节点、或并联在所述变换器的输入节点；所述第二储能元件（2）包括电容元件。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定单元确定所述开关电源中第一组储能组件的第一初始值，包括：
在所述第一组储能组件包括第一储能元件（1）的情况下，确定所述开关电源中第一储能元件（1）的第一子初始值为所述整流桥的输出功率与所述整流桥的输出电压的比值；
和/或，
在所述第一组储能组件包括第二储能元件（2）的情况下，确定所述开关电源中第二储能元件（2）的第二子初始值为所述整流桥的输出节点处的输出电压。
9.根据权利要求6-8之一所述的装置，其特征在于，所述第二组储能组件，包括：第三储能元件（3）、和/或第四储能元件（4）、和/或第五储能元件（5）；其中，
第三储能元件（3），并联在所述变换器的输出节点、或并联在所述开关电源的负载的输入节点；所述第三储能元件（3）包括电容元件；和/或，
第四储能元件（4），串联在所述变换器的输出节点、或串联在所述开关电源的负载的输入节点；所述第四储能元件（4）包括电感元件；和/或，
第五储能元件（5），并联在所述变换器的输出节点、或并联在所述开关电源的负载的输入节点；所述第五储能元件（5）包括电容元件。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定单元确定所述开关电源中第二组储能组件的第二初始值，包括：
在所述第二组储能组件包括第三储能元件（3）的情况下，确定所述开关电源中第三储能元件（3）的第三子初始值为所述变换器的输出电压；
和/或，
在所述第二组储能组件包括第四储能元件（4）的情况下，确定所述开关电源中第四储能元件（4）的第四子初始值为所述变换器的输出功率与所述变换器的输出电压的比值；和/或，
在所述第二组储能组件包括第五储能元件（5）的情况下，确定所述开关电源中第五储能元件（5）的第五子初始值为所述变换器的输出电压。
11.一种开关电源，其特征在于，包括：如权利要求6-10任一所述的参数确定装置。
12.根据权利要求11所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源，包括：正激式开关电源、反激式开关电源、BUCK开关电源、BOOST开关电源、CUK开关电源、推挽式开关电源、半桥式开关电源、或全桥式开关电源。
13.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如权利要求1-5任一所述的参数确定方法。
14.一种开关电源，其特征在于，包括：
处理器，用于执行多条指令；
存储器，用于存储多条指令；
其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如权利要求1-5任一所述的参数确定方法。
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