TWI584567B - 功率轉換器及用於功率轉換器的控制方法 - Google Patents

功率轉換器及用於功率轉換器的控制方法 Download PDF

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Description

功率轉換器及用於功率轉換器的控制方法
本發明關於一種用於功率轉換器的功率級的適應雙級識別控制方法以及相關的功率轉換器。本發明特別地關於在功率級中的直流/直流轉換，其自動地特性化直流-直流轉換器的功率級以及適應控制定律以回應在雙識別程序中的特性。
習知技術的系統已經處理透過方便以及使用者可獲得的方法(例如[1])，藉由手動地調節控制器回應以調整直流-直流轉換器的議題。 在[2]中，被認定的是，一個直流-直流轉換功率級有導致按比例調整預設計的補償器之方便方法的特性，如此當功率級參數改變時，其開迴路交越頻率與相位邊限約略地保持恆定，在不需重新設計補償器的情況下，終端使用者可以自己手動調整。
適應控制方法已被應用在直流-直流轉換器調整的問題上。 在[3]與[4]中應用了非參數的方法，涉及了一個正弦波擾亂的疊加[3]，或是在系統中引入迴路震盪[4]以測量像是相位邊限的迴路特性。然而，舉例來說，這些方法可能被在負載點調節應用上常見的外界擾亂所影響，除此之外，可能會引入影響調節表現之輸出電壓的顯著擾亂。
在[5]中採用一種模型參考脈衝回應方法，其中提出了用於 特性化涉及系統的一次性快速特性化以及長期統計特性化之系統的脈衝回應的兩種方法。儘管在[5]與[6]中所提出的統計方法可以在線上使用，但是其收斂時間對許多應用而言太長，是因為所需的雜訊序列與引入的雜訊擾亂可能是不滿意的。儘管一個二參數的搜尋被執行以確定調節器參數，但在[5]中所建議的脈衝性擾亂方法需要將重複地引入的實驗性脈衝。這在調整期間引入的擾亂受到與[3,4]的類似缺點，也就是關於外界擾亂的敏感度與在雜訊出現時的非最佳收斂。
[7]的控制器顯示LMS濾波器是如何可用於一個前饋控制器中來調整單一的增益但又不會引發調節器的一般轉換函數的適應性控制的議題。該議題於[8]與[9]中處理，其中使用預測誤差濾波器(PEF)以調整基於預測誤差的功率的最小化的迴路。然而，用於控制器適應的虛開迴路需求可能會導致初始輸出電壓調節遠小於所需要的，以及二參數控制系統可能會容易發散，且因此在某些情況下可能會導致一個不穩定的控制器。這些議題在[10]中處理，其中PEF被利用來調節兩個控制器之間的平衡。但是有許多的缺點，像是：i)需要預先設計以及對許多使用者來說實施兩個控制器是過於複雜的；ii)預測誤差的反覆最小化需要一些時間，其意味著由於控制器初始地是過於收斂，所以調節在收斂時間妥協；iii)用於在兩個固定控制器中的普通狀態變數的需求意味著它們不能是積分控制器，而且此缺少改變控制器之積分增益的能力是維持系統之脈衝回應的一個限制因子。
[8]、[9]與[10]也都是對具有用於穩態調節的前饋元件的ARMA(零點/極點/非積分)類型結構的所有限制控制結構類型。大多數的控制器是PID且有明顯的優點，在於能夠不受限地自動調整或調節PID補償器。
PCT/EP2014/063987關於一種調節跨過終端使用者設計空 間(例如，輸出電容)的補償器的方法，以及一種供終端使用者配置補償器的方法，使得選擇最適合的調節值。考慮到保持原始系統的回應是優點(儘管功率級參數被改變了，例如電容C)，所以想要確定補償器必須改變以達到一個近似的回應的方式。也就是說，這個目標可以藉由舉例來說，以平常的方式來設計基礎補償器以及策劃依據新的C值來改變補償的方法來達成，以維持系統的表現。其顯示出，舉例來說，如果正比增益Kp、積分增益Ki以及PID控制器的差動增益Kd從一個原始值改變，以下列的方法，則這關係可以保持。
F=Cnew/C，Kinew=Ki*sqrt(F)，Kdnew=Kd*F，Kpnew=Kp*F，
其中Ki、Kp與Kd代表原始PID控制器的增益(即補償器係數的原始集合)，Kinew、Kpnew與Kdnew各自代表維持系統回應的改變後的數值，且C與Cnew代表大電容的新數值與原始值。很清楚的是，電容C被使用做為例子且系統在此方面中不受限制但也可用相似的方法調節其他參數(例如L)的變化。
1. Circuit and method for changing transient response characteristic of a DC/DC converter module“US Patent 7432692, 2008
2. Kelly, A. A system and Method for Design and Selecting Compensators for a DC-DC Converter. USPTO Provisional Patent Application, July 2013
3. Morroni, J., R. Zane, and D. Maksimovic. Design and Implementation of an Adaptive Tuning System Based on Desired Phase Margin for Digitally Controlled DC-DC Converters. Power Electronics, IEEE Transactions on, 2009. 24(2): p. 559-564.
4. Stefanutti, W., et al. Autotuning of Digitally Controlled Buck Converters based on Relay Feedback. in Power Electronics Specialists Conference, 2005. 2005. Recife, Brazil.
5. Costabeber, A., et al., Digital Autotuning of DC-DC Converters Based on a Model Reference Impulse Response. Power Electronics, IEEE Transactions on, 2011. 26(10): p. 2915-2924.
6. Miao, B., R. Zane, and D. Maksimovic. Practical on-line identification of power converter dynamic responses. in Applied Power Electronics Conference. 2005. Austin, TX, USA: IEEE.
7. Kelly, A. and K. Rinne. Control of DC-DC Converters by Direct Pole Placement and Adaptive Feedforward Gain Adjustment. in Applied Power Electronics Conference. 2005. Austin, Texas: IEEE.
8. Kelly, A. and K. Rinne. A self-compensating adaptive digital regulator for switching converters based on linear prediction. in Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2006. APEC’06. Twenty-First Annual IEEE. 2006.
9. Kelly, A. A self compensating closed loop adaptive control system United States Patent 7,630,779, USPTO
10. Kelly, A. Adaptive control system for a DC-DC power converter, United States Patent Application 2010005723
利用如在PCT/EP2014/063987中所揭露的調整方法，當功率 級參數改變時，提供一種合適的控制器來維持直流-直流轉換器的系統回應特性，以及與標準的PID控制結構相容。但是缺乏特性化功率級與自動地改變控制器的特性以回應特性化功率級的方法。
因此需要一種可靠地、自動地特性化直流-直流轉換器的功率級與調整補償器以回應特性描述的方法。
本發明內容之目的為提供一種用於功率轉換器的功率級的控制方法，其自動地特性化功率轉換器的功率級以及適應用於控制該功率級一控制定律，以回應該特性。
此目的以根據獨立方法請求項的一種用於控制功率級的方法以及根據獨立裝置請求項的一種功率轉換器來達成。附屬請求項關於本發明更進一步的方面。
本發明關於一種功率轉換器的控制方法，功率轉換器被配置以依據控制功率級的控制定律產生輸出電壓。該方法包括用於識別功率級的參數的一雙級識別程序。
該方法包括：在第一級中，在功率轉換器斜升期間識別功率級的至少一參數，以及將該控制定律適應於用於操作該功率轉換器的該功率級的該被識別的至少一參數。適應該控制定律可包括預初始化補償器，該補償器在知道該被識別的至少一參數而執行該控制定律。通常該控制定律在一補償器中執行。因此，在第一級中，在識別該功率級的至少一參數時該方法調整補償器參數，使用該新的資訊以依照該至少一參數的被識別數值校正該控制迴路的補償，因此提供一更佳的回應以及更加健全的功率補償器。
該方法更包括：在第二級中確定該功率級的一回應；藉由特性化該回應識別該功率級的至少一其他參數；以及依據該回應的特性進一步適應該控制定律。該回應可是對任何迴路擾亂的回應，例如一個負載階段回應。其可能是對於負載的輸出電壓有顯著影響的任何類似的迴路擾亂。例如在工作週期或電壓設定點的擾亂也會產生輸出電壓上的負載回應，而輸出電壓可以被設計為目標回應。
雙級識別程序因此提供更佳的回應以及更加健全的功率補償器。
該方法可包括第三級，該第三級包括連續地特性化該負載階段回應以及當操作該功率轉換器時，連續地適應該控制定律以做為回應。
本發明之一個概念關於雙級識別程序的第二級，特別是特性化該回應。特性化該回應可包括確定該回應與目標回應間的匹配程度。此可藉由用於濾波該回應以產生一濾波回應以及積分該濾波回應與延遲回應之乘積的濾波器來達成。
用於濾波該回應的濾波器可包括具有該目標回應的反向濾波器，使得精確地匹配該目標回應的一回應造成來自除了該濾波回應的第一樣本外之該濾波器的零輸出。
較佳地，該延遲回應藉由一個樣本而延遲，以補償該濾波回應的第一樣本，該濾波回應是非零點，即使該濾波器是該目標回應的反向。 因此，藉由一個樣本延遲該回應產生了對於該回應與該目標回應間匹配程度的零點值。
本發明之一個概念是關於進一步適應該控制定律以回應該回應的特性。進一步適應該控制定律可包括適應該控制定律，使得該回應 匹配該目標回應。
該方法可更包括藉由線性非時變增益或是藉由取決於該回應的強度的增益，按比例調整(scaling)該回應與該目標回應間的匹配程度以適應該控制定律，例如將一常數除以該回應的二階範數。
按比例調整的匹配程度可提供給補償器以及相應地用於調整該補償器。該補償器可為PID補償器。
本發明之一個概念是關於該雙級識別程序的該第一級。
可實施該功率級，使得其包括電感器以及輸出電容器。然後要被識別的該至少一參數通常是電容C或是輸出電容器的等效串連電阻(ESR)。此外，識別該功率級的電感也可是有利的。不限於此，很清楚的是該控制定律可被適應至可立即被識別的任何其他參數。
該控制定律可藉由重新參數化關於被識別參數的該控制定律的控制參數被適應，而該被識別參數是依據從該功率級的至少一參數的至少一預期值而來的該識別參數的一偏差而藉由按比例調整該控制參數。 該預期值意指來自先前資訊要被預期的數值，而先前資訊關於如電容或電感的額定值的至少一參數。
雙級識別程序的第一級的一個概念是關於標準化(normalization)。該控制定律可藉由以該控制參數的該預期值標準化被識別控制參數而適應，用於獲得標準化識別參數以及按比例調整依據從該功率級的至少一參數的標準化預期值而來的標準化識別參數的偏差的控制參數。
本發明之一個概念是關於該控制定律。該控制定律通常由一具有複數零點與極點的轉換函數所定義。在識別該功率級的該至少一參數 前，該轉換函數的複數零點與極點可被基於用於該功率級的至少一參數的預期值而確定。在確定該功率級的該至少一參數後，該轉換函數的複數零點與極點依據該功率級的該被識別的至少一參數而適應。
因此，基於用於功率級參數的該預期值的已知設計方成式而補償該控制定律的控制迴路在參數識別完成且允許在不佳品質識別事件的操作之前，提供用於操作控制迴路操的所欲起始點。
預參數化的參數可以被使用來產生校正補償參數或是補償器轉換函數的極點零點位置。可使用查找表以一個計算式低成本的方式來達成上述內容。同樣地，就其他功率級參數方面-而言，重新參數化是可能的，或者甚至該系統的表現目標，像是閉迴路頻寬或是用於一特定負載階段的輸出電壓偏差。
在這方式中，多種用於重新參數化、標準化以及按比例調整的簡單程序的變量與設計目標可以被滿足。重新參數化與標準化可以在離線時準備，儘管按比例調整可以使用如LUTs或CSD多工器的計算式低成本技術來線上操作。
如果該功率級的參數是電容C或是輸出電容器的ESR，那麼該轉換函數的複數零點與極點是基於電容C或是ESR的預期值而確定。在識別電容C或是ESR後，轉換函數的複數零點與極點依據被識別的電容C或ESR而被適應。不限於此，很清楚的是該轉換函數的任何其他參數可以被立即識別，例如輸出電容器ESR與電感器L的電感。
尤其，轉換函數的複數零點與極點被適應，用於轉換函數的閉迴路的預定義迴路頻寬。替代地，如果控制定律是PID型式，正比與積分增益被調節至用於預定義迴路頻寬的被識別電容C。如果功率級的參數是輸 出電容器的電容C，則正比與積分增益被調節至被識別的電容C。
如果是線性回應，則藉由測量在斜升時間期間△t的平均電感器電流iL,AVG與在斜升的開始與斜升的結束的電容C的電壓降識別電容C。電容C可接著依據C=IL,AVG*△t/△V計算，其中△V是斜升的開始與斜升的結束之間的電容C的電壓降的差值。因此，電容C以一個簡單的方式被識別，在識別程序期間沒有引入額外的擾亂。
在斜升期間存在顯著與未知負載電流的情況下，校正平均電感器電流使得電容器牽引的電流被用於計算電容可是有利的。為了此目的，當斜升已結束而產生在斜升期間未知負載電流的預估值時，測量平均電感器電流。因此，可藉由將在斜升期間的平均電感器電流減去預估的負載電流來預估電容。
如果輸出電容器存在顯著的ESR，則可藉由測量在斜升時間期間△t的平均電感器電流iL與該電容C的電壓降以及藉由假設平均電感器電流iL與該電容C的電壓降的函數關係是指數的、而由平均電感器電流iL與電容C的電壓降的函數關係來計算該電容C，而識別電容C。
本發明更關於一種功率轉換器，包括由補償器執行之控制定律所控制的功率級，用於識別該功率轉換器的斜升期間的該功率級的至少一參數的裝置，以及用於依據該功率級的該被識別的至少一參數適應該補償器的該控制定律的裝置，其中用於適應控制定律包括用於適應的裝置、用於標準化的裝置以及用於按比例調整該控制定律的參數的裝置，該功率轉換器更包括用於確定功率級的回應的裝置；用於藉由特性化該回應以識別該功率級的至少一其他參數的裝置，以及其中用於適應該控制定律的該裝置包括用於進一步依據該回應的特性適應該控制定律的裝置。
11‧‧‧開關功率級
12‧‧‧電感
13‧‧‧輸出電容
14‧‧‧補償器
15、16‧‧‧開關
31a、31b、32a、32b‧‧‧線
41a、41b、42a、42b‧‧‧曲線
81、1981‧‧‧濾波器
82、1982‧‧‧延遲器
83、1983‧‧‧階段(x)
84、1984‧‧‧積分器
191‧‧‧特性描述方塊
192‧‧‧按比例調整
193‧‧‧補償器
附圖將做為參考，其中：第1圖顯示直流-直流功率轉換器以及其在斜升期間的輸出電壓與電感器；第2圖顯示具有兩個零點與兩個極點之控制定律的轉換函數；第3圖顯示轉換函數被調節為不同輸出電容；第4圖顯示原始與調節後之控制定律(補償器)的波德圖；第5圖顯示在緩斜升期間的輸出電壓、電感器電流以及平均電感器電流；第6圖顯示使用被適應於被識別的電容之更新後的控制定律(補償器)之直流-直流功率轉換器的回應；第7圖顯示負載階段回應；第8圖顯示負載階段回應特性化系統；以及第9圖顯示當a=0.5時的向量u(目標回應)；第10圖顯示當a=0.5時的向量y；第11圖顯示當a=0.2時的向量u；第12圖顯示當a=0.2時的向量y；第13圖顯示當a=0.8時的向量u；第14圖顯示當a=0.8時的向量y；第15圖顯示當a=-0.5時的向量u；第16圖顯示當a=-0.5時的向量y；第17圖顯示導因於二階脈衝回應的向量u；第18圖顯示導因於二階脈衝回應的向量y；第19圖顯示一種自動可調整式補償器；以及第20圖顯示具有在4.0毫秒啟動特性之降壓型轉換器的輸出電壓 與電感器電流，造成在之後的改善的負載階段回應。
本發明關於一種用於識別功率級的參數的雙級識別程序。在第一級中，大容量電容在功率轉換器的緩啟動期間被識別，以便於預初始化補償器參數。在第二級中，功率級的其他參數藉由特性化負載階段的回應而被識別，且根據結果進一步調節該補償。
第1圖顯示直流-直流轉換器的緩啟動機制，該直流-直流轉換器包括開關功率級11，該功率級包括電感器12、輸出電容器13與執行用於控制功率級11的開關15、16的控制定律的補償器14。在緩啟動斜升期間，電感器電流必須對輸出電容器13充電。連接至直流-直流轉換器的負載裝置通常在達到其所需設定點的輸出電壓之前處於主動重設的狀態，因此可以假設負載裝置在緩啟動斜升期間沒有引入任何電流。當供應給電容器的總電荷正比於最後電壓與其電容C時，電容C可被預估為所供應之電荷的函數。所供應的電荷可以簡單地由在緩啟動斜升期間所供應的平均電流iL,AVG與斜坡時間(△T)確定，其中△V是斜坡開始與斜坡結束電壓之間的差值。因此預估的電容C為：C=iL,AVG*(△T/△V)
用於計算的平均電流iL,AVG，在斜升期間存在顯著負載電流的情況下，可藉由測量斜坡結束後的電流以及將平均斜坡電流值減去此值的方式來校正。
第2圖顯示強度對於頻路的作圖與離散時間「第三型」補償器的轉換函數，執行兩個零點與兩個極點相加積分器的轉換函數。在參數 識別完成之前，基於已知用於功率級參數的預期值之設計方程式的極點與零點位置給予用於操作控制迴路的所欲啟動點。
補償器在輸出電阻方面已經重新參數化，使得當供應較大量的電容時，可據此應用按比例調整。此示例於第3圖，其中實線顯示了功率級的強度與頻率關係(線31a)以及迴路增益L(線32a)，並表明了預期的迴路行為。第3圖的虛線顯示如何在系統有較大的電容時達到相同的迴路頻寬，如針對功率級的強度的虛線31b與針對迴路增益的虛線32b所示例。
按比例調整可以藉由移動補償器的零點一個相對應的數量來達成，其導致如同原始系統的相同迴路頻寬。也就是說，如果電容值為四倍則LC頻寬減半，以及零點位置在頻率上必須是與其原始值相比的一半。以這樣的方式補償器可以利用預估的電容值來修正用於標準化程序的最佳化表現與按比例調整輸出電容值C的補償。
調節亦示例於第4圖。由補償器調節(曲線41a,b與42a,b)很明顯的是可等效地調節PID型式的正比增益與差動增益。
直流-直流轉換器的緩啟動示例於第5圖，第5圖(a)顯示輸出電壓，第5圖(b)為電感器電流，以及第5圖(c)為平均電感器電流為時間的函數。在緩啟動斜坡結束處的平均電感器電流顯示為峰值，表示電容器已經被充飽電。
為了進一步示例本發明的優點，第6圖顯示功率級識別以及一個示範性直流-直流轉換器的控制系統，從而依據在緩啟動斜坡結束處的平均電感器電流將電容識別為4000微法拉。在這個例子中，迴路已經被補償假定為1000微法拉。被識別的電容值在6毫秒之後被更新。可以看到的是，藉由系統的輸出電容的識別改善瞬時回應。
回到第5圖，明顯的是，沒有擾亂被引入控制迴路來識別電容。
此外，電容識別與從預決定補償器之補償調整的簡單方法的結合達到表現上與直流-直流轉換器成本的顯著優點，以及作為一個更加複雜的識別程序的有優勢的前級。
雙級識別程序的第二級使用負載階段回應。雖然負載階段回應是直流-直流轉換器中很重要的動態特性，但是該回應是取決於迴路增益/相位與轉換器的開迴路輸出阻抗兩者。雖然迴路增益/相位改變了閉迴路輸出阻抗，但是有相似迴路特性的轉換器可能會有不同負載階段回應。因此一種基於特性化負載階段回應之形式的方法相對於特性化迴路頻寬/相位邊限的方法是有優勢的。
為了特性化負載階段回應，必須要有一個代表所需回應的目標負載階段回應。特性化方法相較於目標負載階段回應識別了負載階段回應的顯著特徵。記住，回應的強度隨著負載階段的強度與邊界變化率而改變，例如涉及回應與目標回應間的差值(如減法)之某一函數的方法會是有問題的。參考第7圖，負載階段(a)代表所欲回應的特性；欠阻尼回應(b)與過阻尼回應(c)顯示作為比較。
為了特性化負載階段回應與量化它如何良好地匹配目標回應，負載階段回應(u)被用於濾波器81，如第8圖所示。
濾波後的負載階段回應與負載階段回應相乘(參見階段83)，然後由積分器84積分，以確定負載階段回應與目標負載階段回應的匹配程度。
需要延遲器82從濾波器移除第一樣本。濾波器可被設計為目 標負載階段回應的反向濾波器，使得精確地匹配目標回應的負載階段回應造成從濾波器的零輸出，忽略第一樣本，且因此濾波後與原始負載階段回應相乘積的積分為零。
舉例來說，考慮由供應至濾波器的向量u所代表的目標負載階段回應(第9圖)，其中u=[1,a,a2,a3,...,an]，其脈衝回應為向量h,h=[1,-a]。來自濾波器的最終訊號是向量y(第10圖)，其中y=u.h，且因此y=[1,a-a,a2-a2,a3-a3,...,an-an]，其簡化成y=[1,0,0,0,...,0]。
假設零值訊號演繹，由一個樣本所延遲的u稱為u’，其中u’=[0,1,a,a2,a3,...,an]，因此乘積再積分後的結果為v，其中v=u’，y=0。
現在考慮供應於濾波器的u=[1,b,b2,b3,...,bn]，其脈衝回應為向量h，h=[1,-a]。來自濾波器的最終訊號為y=[1,b-a,b2-ab,b3-ab2,...,bn-abn-1]。當b>a，向量y簡化為正值的向量(忽略第一值)，因此該乘積的積分的結果是正值(第13圖、第14圖)。當b<a，向量y簡化為負值的向量(忽略第一值)，因此該乘積的積分的結果是負值(第11圖、第12圖)。
參數的負值‘a’作為一個震盪回應的模型(第15圖)，造成向量y(第16圖)，其乘積的積分(忽略第一值)為負值。
因此，清楚的是，所提出的特性系統產生了一數值，其強度與訊號是回應與目標回應間匹配的測量，零結果值表示對於目標回應的精確匹配，當數值為正表示‘a’大於所欲值，當數值為負表示‘a’小於所欲值。
一個簡單的雙分接(一階)FIR濾波器被考慮用來清楚的解釋，但是很清楚的是，更高階的FIR濾波器或IIR濾波器可以被應用在特性化更高階目標回應。例如第17圖示例目標回應向量相同於轉換函數為(1-0.1z-1)/(1-1.3z-1+0.36z-2)之濾波器的脈衝回應。第18圖顯示這是由轉換函 數為(1-1.3z-1+0.36z-2)/(1-0.1z-1)之二階IIR濾波器正確地特性化。
第10圖中的特性系統的輸出可用來調節如第19圖中所顯示PID補償器，其中補償器方塊193是直流-直流轉換器的一個組件，且按比例調整方塊192介於特性化方塊191與補償器之間。補償器193由調節值W所調節，在特性化方塊191中的組件1981、1982、1983與1984對應於第8圖中顯示的組件81、82、83與84。
按比例調整方塊192可適當地為i)線性非時變增益；ii)回應被特性化的訊號強度的增益(u)，例如K/｜u｜，其中｜u｜代表u的二階範數或其他適合的函數。ii)的優點是如果它是導因於小輸入訊號u，則則來自特性方塊的最終訊號被放大更多。因此，如果導因於較大的輸入訊號u的相同訊號，其表示在補償器中需要較多的調節。
第20圖顯示具有在4.0毫秒啟動特性之降壓型轉換器的輸出電壓與電感器電流，造成在之後改善的負載階段回應。調節值W也顯示用於立即地特性化脈衝，在唯一的負載階段的脈衝後，造成如同所需的改善的補償器調整。
因為在負載階段脈衝回應的特性描述已如同所述內容般實現，所以清楚的是，可以非線性補償器操作此方法，例如依據在時域上特定瞬間的系統狀態，不同的補償器被啟動，且進一步地與非線性數位脈衝寬度調變重啟技術相容。
當轉換器在關閉電源後的開啟電源時，下列特性化的調節值w可以被儲存在被作用的非揮發性記憶體。又，調節值或是類似的數值可以透過並聯或串聯的連接埠間通訊，以提供關於回應的特性化資訊，這在終端功率系統的設計或是品質控制是有用的。例如，如果觀察到因為先前的 特性描述而數值改變或是數值與預期的相差很多時，使用者會收到關於一個迫近的組件失誤警告，以做相對應的行動。
191‧‧‧特性方塊
192‧‧‧按比例調整方塊
193‧‧‧補償器
1981、1982、1983、1984‧‧‧組件

Claims (15)

  1. 一種用於一功率轉換器的控制方法，該功率轉換器被配置以依據控制一功率級之一控制定律產生一輸出電壓，該方法被配置為一適應雙級識別控制方法，該適應雙級識別控制方法包括：在該功率轉換器的斜升期間，識別該功率級的至少一參數；將該控制定律適應於用於操作該功率轉換器的該功率級之該被識別的至少一參數；確定該功率級對一迴路擾亂的一回應；藉由特性化該回應識別該功率級的至少一其他參數；以及根據該回應的一特性進一步適應該控制定律。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的控制方法，更包括：連續地特性化該回應以及當操作該功率轉換器時，連續地適應該控制定律以做為回應。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的控制方法，其中特性化該回應包括：藉由濾波該回應確定在該回應與一目標回應間的一匹配程度，以產生一濾波回應；以及積分該濾波回應與一延遲回應的一乘積。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的控制方法，其中進一步適應該控制定律包括適應該控制定律以使該回應匹配該目標回應。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的控制方法，其中該延遲回應是藉由一個樣本而延遲。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的控制方法，其中濾波該回應包括：使用該目標回應的一反向濾波器，以使精確地匹配該目標回應的一 回應造成來自除了該濾波回應的一第一樣本外之該濾波器的一零輸出。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的控制方法，其中適應該控制定律包括：以該被識別的參數重新參數化該控制定律的複數控制參數；以及根據從該功率級的該至少一參數的一預測值而來的該被識別的參數的一偏差，按比例調整複數控制參數。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的控制方法，其中適應該控制定律更包括：藉由用於得到之一標準化識別參數的該複數控制參數的該預測值來標準化該被識別的至少一參數，以及根據從該功率級的該至少一參數之一標準化預測值而來的該標準化識別參數的一偏差，按比例調整複數控制參數。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的控制方法，其中藉由具有複數零點與極點的一轉換函數定義該控制定律，以及其中該轉換函數的該複數零點與極點是基於用於在識別該功率級的該至少一參數之前的該功率級的該至少一參數的一預期值而確定。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的控制方法，其中在確定該功率級的該至少一參數後，根據該功率級的該被識別的至少一參數，適應該轉換函數的該複數零點與極點。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的控制方法，其中根據從該功率級的該至少一參數的一預期值而來該被識別的參數的一偏差，按比例調整該轉換函數的一增益、一零點或一極點。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該功率級包括一電感器以及一輸出電容器，且其中要被識別的該功率級的該至少一參數是電容C或一輸出電容器的一等效串聯電阻或一輸出電感器的一電感。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的控制方法，其中藉由測量在斜升時間期間△t的一平均電感器電流iL,AVG與在斜升的開始與該斜升的結束的該電容C的一電壓降以及計算C=iL,AVG*△t/△V來確定該電容C，其中△V是該斜升的開始與該斜升的結束間的該電容C的該電壓降的一差值。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的控制方法，其中藉由測量斜升結束時的該平均電感器電流，以及藉由將在斜升期間的該平均電感器電流減去斜升後測量的該平均電感器電流，校正該平均電感器電流iL,AVG。
  15. 一種功率轉換器，包括由一補償器執行在一雙級識別程序中適應回應於特性之一控制定律所控制的一功率級，用於識別該功率轉換器的斜升期間的該功率級的至少一參數的裝置，以及用於依據該功率級的該被識別的至少一參數適應該補償器的該控制定律的裝置，其中用於適應該控制定律的該裝置包括用於適應該控制定律的該參數的裝置、用於標準化該控制定律的該參數的裝置以及用於按比例調整該控制定律的該參數的裝置，該功率轉換器更包括用於確定該功率級對一迴路擾亂的一回應的裝置；用於藉由特性化該回應以識別該功率級的至少一其他參數的裝置；以及其中用於適應該控制定律的該裝置包括用於進一步依據該回應的一特性適應該控制定律的裝置。
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