自動(dòng)補(bǔ)償功率變換器的制造方法
【專利摘要】一種用于補(bǔ)償被配置為產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的功率調(diào)節(jié)器的自動(dòng)補(bǔ)償方法。可基于對調(diào)節(jié)器和相應(yīng)濾波器的假定，通過確定用于補(bǔ)償功率調(diào)節(jié)器的補(bǔ)償函數(shù)的各種系數(shù)來動(dòng)態(tài)地進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。該方法可用于確定至少DC環(huán)路增益和補(bǔ)償零點(diǎn)的位置，而無需先前了解系統(tǒng)各元件值。此外，可以基于實(shí)際功率變換器中各種狀態(tài)變量的測量值來選擇補(bǔ)償參數(shù)(環(huán)路增益，零點(diǎn)位置)，并根據(jù)測量來調(diào)節(jié)補(bǔ)償函數(shù)的各個(gè)系數(shù)。由于沒有使用功率調(diào)節(jié)器的發(fā)電機(jī)模型，可消除采用系統(tǒng)模型來替代系統(tǒng)本身的任意方法中可能固有的不準(zhǔn)確性。
【專利說明】自動(dòng)補(bǔ)償功率變換器
[0001] 本申請是申請日為2010年9月21日、中國國家申請?zhí)枮?01010552622. 7、題為 "自動(dòng)補(bǔ)償功率變換器"的申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及反饋系統(tǒng)的補(bǔ)償，更特別地涉及在數(shù)字功率控制器中的自適應(yīng)補(bǔ)償。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0003] 通過參照與附圖一起閱讀的以下詳細(xì)說明，將會(huì)更徹底地理解本發(fā)明的前述及其 他的目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 圖la示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的功率調(diào)節(jié)器（降壓調(diào)節(jié)器）的一種實(shí)施方式；
[0005] 圖lb示出了被配置成實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償?shù)墓β收{(diào)節(jié)器系統(tǒng)的一種實(shí)施方式；
[0006] 圖2a示出了降壓變換器的發(fā)電機(jī)模型的一種實(shí)施方式；
[0007] 圖2b示出了帶有負(fù)載的降壓變換器的發(fā)電機(jī)模型的一種實(shí)施方式；
[0008] 圖3示出了具有單個(gè)接近原點(diǎn)的極點(diǎn)補(bǔ)償?shù)沫h(huán)路增益建模的一種實(shí)施方式；
[0009] 圖4示出了根據(jù)一種實(shí)施方式表示單位增益頻率與DC環(huán)路增益的關(guān)系的函數(shù)曲 線（對應(yīng)于 Qp? = 1. 17, 2. 33,4. 60,8. 93);
[0010] 圖5示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的對應(yīng)于〇_ = 8.93(0(：增益=501(，4001(，7501()的 環(huán)路增益的波特圖；
[0011] 圖6示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的表示相位裕度與DC環(huán)路增益的關(guān)系的函數(shù)曲線 (對應(yīng)于 Qp? = 1. 17,2. 33,4. 60,8. 93);
[0012] 圖7示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的表示增益裕度與DC環(huán)路增益的的關(guān)系的函數(shù)曲 線（對應(yīng)于 Qp? = 1. 17, 2. 33,4. 60,8. 93);
[0013] 圖8示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的Qp? = 8. 93、DC增益=190K時(shí)的環(huán)路增益的波 特圖；
[0014] 圖9示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的Qp? = 4. 60、DC增益=360K時(shí)的環(huán)路增益的波 特圖；
[0015] 圖10示出根據(jù)一種實(shí)施方式的Qp°w = 2. 33、DC增益=660K時(shí)的環(huán)路增益的波特 圖；
[0016] 圖11示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的表示DC環(huán)路增益為150K-fn'p° w = 13.45kHz、 Qp? = 8· 93、ζ。。_ = l/[2*Q?mp] = 0,1，2· 6 時(shí)的單位增益頻率與比率=fn' etMP/fn'p? 的關(guān) 系的函數(shù)曲線；
[0017] 圖12示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的表示DC環(huán)路增益為150K-fn'p° w = 13.45kHz、 Qp? = 8· 93、ζ= l/[2*Qramp] = 0,1，2· 6 時(shí)的相位裕度與比率=fn' ?mp/fn'p? 的關(guān)系的 函數(shù)曲線；
[0018] 圖13示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的表示DC環(huán)路增益為150K-fn'p° w = 13.45kHz、 Qp? = 8· 93、ζ= l/[2*Qramp] = 0,1，2· 6 時(shí)的增益裕度與比率=fn' ?mp/fn'p? 的關(guān)系的 函數(shù)曲線；
[0019] 圖14示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的表示DC環(huán)路增益為230K-fn'p° w = 13. 45kHz、 Qp? = 8· 93、ζ。。_ = l/[2*Q?mp] = 0,1，2· 6 時(shí)的單位增益頻率與比率=fn' etMP/fn'p? 的關(guān) 系的函數(shù)曲線；
[0020] 圖15示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的表示DC環(huán)路增益為230K-fn'p° w = 13.45kHz、 Qp? = 8· 93、ζ= l/[2*Qramp] = 0,1，2· 6 時(shí)的相位裕度與比率=fn' ?mp/fn'p? 的關(guān)系的 函數(shù)曲線；
[0021] 圖16示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的表示DC環(huán)路增益為230K-fn'p° w = 13.45kHz、 Qp? = 8· 93、ζ= l/[2*Qramp] = 0,1，2· 6 時(shí)的增益裕度與比率=fn' ?mp/fn'p? 的關(guān)系的 函數(shù)曲線；
[0022] 圖17示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的表示發(fā)電機(jī)在Qp°w= 1. 17-單個(gè)補(bǔ)償極點(diǎn)接近 DC原點(diǎn)時(shí)的相位裕度與DC環(huán)路增益的關(guān)系的函數(shù)曲線；
[0023] 圖18示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的表示發(fā)電機(jī)在Qp°w= 1. 17-單個(gè)補(bǔ)償極點(diǎn)接近 DC原點(diǎn)時(shí)的增益裕度與DC環(huán)路增益的關(guān)系的函數(shù)曲線；
[0024] 圖19示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的表示對應(yīng)于增益因子k(k = kpm = °，kpm = 1°，kpm = 2°，kpm = 3°，kpm = 4°)的不同數(shù)值的一qp? = ι· 17、?τρ >> l 時(shí)相位裕度與比率=fn'?mp/fn' p°w的關(guān)系的函數(shù)曲線；
[0025] 圖20示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的表示對應(yīng)于增益因子k(k = kpm = °，kpm = 1°，kpm = 2°，kpm = 3°，kpm = 4°)的不同數(shù)值的一qp? = ι· 17、?τρ >> l 時(shí)增益裕度與比率=fn'?mp/fn' p°w的關(guān)系的函數(shù)曲線；
[0026] 圖21示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的表示對應(yīng)于增益因子k(k = kpm = °，kpm = 1°，kpm = 2°，kpm = 3°，kpm = 4°)的不同數(shù)值的一Qp〇w = 1· 17、Q?mp >> 1 時(shí)單位增益 vs.比率=fn，comp/ fn'p°w的函數(shù)曲線；以及
[0027] 圖22示出了根據(jù)一組實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆椒ǖ牧鞒虉D。
[0028] 雖然本發(fā)明允許進(jìn)行多種修正和替換形式，但通過圖示實(shí)施例示出特定實(shí)施方 式，且將在下文中對這些實(shí)施例詳細(xì)描述。但是，應(yīng)當(dāng)注意，此處的圖示和詳細(xì)說明意圖不 在于將本發(fā)明限制于所述的特定形式，而是相反，本發(fā)明覆蓋落入所附權(quán)利要求所限定的 本發(fā)明精神和范圍的所有修改、等價(jià)方案以及替代方案。注意，標(biāo)題僅用于組織的目的，不 用于限制或解釋說明書或權(quán)利要求。此外，注意通篇使用的單詞"可"表示許可的意思（即 可能，能夠），而不是強(qiáng)制的意思（即必須）。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 諸如微處理器和圖形處理器的商用集成電路的快速發(fā)展和增加的功耗在功率輸 送至1C以及從1C散出廢熱方面已形成了新的重要問題。目前，電源設(shè)計(jì)相比前些年遠(yuǎn)為 重要和困難。大電流/低電壓1C要求非常清潔和穩(wěn)定的DC電源。該電源必須能夠輸送非 ?？斓碾娏魉矐B(tài)。到這些負(fù)載的電子路徑也必須具有低電阻和電感（1. 5V的電源在60Amps 下在25πιΩ的電阻兩端將完全壓降）。
[0030] 通常，DC電源設(shè)計(jì)為將AC線路電壓轉(zhuǎn)換為一個(gè)或多個(gè)DC輸出，這些輸出將貫穿 一個(gè)系統(tǒng)發(fā)送至負(fù)載點(diǎn)（P0L)。但是，貫穿系統(tǒng)發(fā)送大電流信號是不現(xiàn)實(shí)的。為了克服該困 難，為了減小通過系統(tǒng)分配大電流信號的負(fù)面影響，已經(jīng)采用了一種在適度的電壓和電流 電平下分配功率的替換方法。并非將AC電源電壓電平轉(zhuǎn)換為中心位置的各個(gè)負(fù)載所需的 DC電壓電平，而是典型地轉(zhuǎn)換為"合理的"DC電壓并傳送至"負(fù)載點(diǎn)"（POL)，并在負(fù)載點(diǎn)本 地轉(zhuǎn)換為所需的低電壓。這樣的技術(shù)稱之為"分布式電源結(jié)構(gòu)"，或DPA。
[0031] 在許多電壓分配系統(tǒng)中，僅僅將系統(tǒng)周圍的電源分散至多個(gè)P0L是不夠的。通常 監(jiān)測和控制綜合電子系統(tǒng)以確保最高的可靠性和性能。在DPA系統(tǒng)中典型實(shí)現(xiàn)的功能（電 源特征）包括供電時(shí)序、熱交換能力、斜坡控制、電壓編程、負(fù)載監(jiān)控、追蹤、溫度監(jiān)控、風(fēng)扇 速度控制、相位控制、電流共享、開關(guān)頻率可編程性以及開關(guān)時(shí)鐘同步等等。還存在電源系 統(tǒng)可能需要的其他功能。例如，溫度測量的單個(gè)點(diǎn)、門的開/閉狀態(tài)以及振動(dòng)可能是所關(guān)心 的功能。
[0032] 為了適應(yīng)對于更大功率和更緊湊系統(tǒng)的需求以及由此帶來的新的分配問題，很多 現(xiàn)有的功率分配方案開始在單個(gè)封裝中提供多重解決方案或功能。典型地，系統(tǒng)中的每個(gè) 功能都需要獨(dú)立的配置。也就是說，每個(gè)功能需要它自身的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將P0L轉(zhuǎn)換器聯(lián)系在 一起?；ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)粘合邏輯（glue-logic)，控制P0L轉(zhuǎn)換器需要這樣的邏輯，以使得 在系統(tǒng)運(yùn)行期間能夠成功執(zhí)行特定功能。很多這樣的功能包括需要相應(yīng)的模擬信號線路的 模擬信號控制，且P0L變換器以點(diǎn)對點(diǎn)結(jié)構(gòu)互聯(lián)。當(dāng)多個(gè)P0L變換器之間和/或P0L變換 器和系統(tǒng)的任意其他元件之間沒有建立起正確通信時(shí)，傳送這樣的信號常常有困難。為了 努力在系統(tǒng)級別將所有或最多的這樣功能聯(lián)系在一起，一種方法已在用于控制單個(gè)P0L變 換器的控制1C中實(shí)現(xiàn)這些功能。也可將一些功能編程到經(jīng)由I 2C(內(nèi)部1C通信）母線與 附連P0L變換器通信的微控制器中，從而協(xié)調(diào)系統(tǒng)中所有P0L變換器的控制。
[0033] DC-DC變換通常由開關(guān)功率調(diào)節(jié)器或降壓調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)，以將較高電壓（例如，12V) 變換為一個(gè)或多個(gè)負(fù)載設(shè)備所需的較低值。一個(gè)公共體系結(jié)構(gòu)用于將較高電壓分配到多 個(gè)功率調(diào)節(jié)器，其中每個(gè)功率調(diào)節(jié)器會(huì)產(chǎn)生輸送至一個(gè)或多個(gè)負(fù)載的不同（或可能是相同 的）電壓。開關(guān)功率調(diào)節(jié)器通常采用兩個(gè)或多個(gè)功率晶體管將能量從一個(gè)電壓變換為另一 電壓。諸如功率調(diào)節(jié)器100的一個(gè)常見的實(shí)施例，通常稱為"降壓調(diào)節(jié)器"，在圖la中示出。 典型地，降壓調(diào)節(jié)器100切換一對功率晶體管（108和110)以在他們的公共節(jié)點(diǎn)SW處形成 矩形波。所產(chǎn)生的矩形波可以通過包括電感器112和電容器114的LC電路來平滑，由此形 成所需的電壓V f_。包括誤差放大器116、比例-積分-微分（PID)濾波器102、脈寬調(diào)制 器（PWM) 104以及輸出控制電路106的控制環(huán)路可以被配置成控制輸出矩形波的占空比，并 由此控制最終的Vfi^值。
[0034] 對于模擬控制，III型補(bǔ)償?shù)湫偷貫橛糜陔妷耗Ｊ介_關(guān)電源補(bǔ)償?shù)耐ㄓ眠x擇。補(bǔ) 償?shù)母鞣N類型和變體可用于數(shù)字控制，但是其中一種最通用的補(bǔ)償是數(shù)字PID補(bǔ)償，在圖 la中由PID濾波器102示出，其可被配置為在調(diào)節(jié)器100中實(shí)現(xiàn)數(shù)字補(bǔ)償和/或?yàn)V波?？?之，數(shù)字功率控制已經(jīng)用于電力工業(yè)的各種場合中有一段時(shí)間了。隨著數(shù)字控制器成本的 降低，它們?nèi)找嬖黾拥氖褂米兊糜用黠@，但是它們相對于更為常規(guī)的模擬控制器的價(jià)格 和優(yōu)勢已經(jīng)成為了爭議的問題。爭議的焦點(diǎn)問題在于數(shù)字控制是否能夠真正提供超越模擬 控制的任意實(shí)質(zhì)性的優(yōu)勢。
[0035] 半導(dǎo)體處理技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到數(shù)字電路相對于模擬電路確實(shí)地具有尺寸上的優(yōu)勢。 例如，整個(gè)數(shù)字微控制器可以形成為大約具有單個(gè)（?。┠M元件：電容器的尺寸。此外， 數(shù)字技術(shù)提供了集成和合并復(fù)雜的控制算法的可能性，該算法可能太復(fù)雜、太大或太貴以 至于不能作為模擬設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。在"最優(yōu)化時(shí)滯控制"或ODTC中描述了這個(gè)問題的一個(gè)示例。 ODTC是創(chuàng)新的搜索算法，其調(diào)節(jié)開關(guān)時(shí)滯以使得功率變換器的效率最優(yōu)化。盡管"自適應(yīng) 時(shí)滯"的模擬實(shí)現(xiàn)已經(jīng)存在一段時(shí)間了，但是他們不包括對于效率的最優(yōu)化，而僅僅包括對 于交叉導(dǎo)通的防止。
[0036] 電源運(yùn)行的另一要素是穩(wěn)定性。由于在不良定義（或甚至是不好理解的）負(fù)載和 環(huán)境狀況下系統(tǒng)穩(wěn)定性的復(fù)雜性，穩(wěn)定性補(bǔ)償最好是可提供絕對優(yōu)于模擬方案的數(shù)字實(shí)現(xiàn) 的區(qū)域之一。由于數(shù)字控制的計(jì)算效率和能力，補(bǔ)償是數(shù)字運(yùn)算相對于模擬運(yùn)算具有明顯 性能優(yōu)勢的區(qū)域。
[0037] 如上所述，反饋系統(tǒng)的一個(gè)示例可以涉及DC-DC變換，其可通過使用兩個(gè)或多個(gè) 功率晶體管的開關(guān)功率調(diào)節(jié)器來實(shí)現(xiàn)，該開關(guān)功率調(diào)節(jié)器可將能量由一個(gè)電壓變換為另一 個(gè)電壓?？傊?，如本文所用的，術(shù)語"電壓調(diào)節(jié)器"、"負(fù)載點(diǎn)（P0L)調(diào)節(jié)器"、"功率變換器" 和"功率調(diào)節(jié)器"可互換使用以表示被配置為通過調(diào)節(jié)后的輸出電壓將電流傳送至負(fù)載的 設(shè)備。這樣的功率調(diào)節(jié)器或功率變換器可實(shí)現(xiàn)電壓變換，且不僅可包括反饋控制電路，還 可包括附加的控制電路，該附加控制電路除了進(jìn)行電壓變換以及在將電流輸送至負(fù)載的同 時(shí)提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓，還執(zhí)行與電壓調(diào)節(jié)和/或功率調(diào)節(jié)和控制相關(guān)的一種或多重功 能。一個(gè)P0L調(diào)節(jié)器可分為：電壓變換器部分，其實(shí)質(zhì)上包括P0L輸出級；以及控制電路，其 可具有包括調(diào)節(jié)和控制功能在內(nèi)的P0L調(diào)節(jié)器的所有其他功能。在一組實(shí)施方式中，控制 電路可在集成電路上實(shí)現(xiàn)，并與外部的輸出級相耦合，以構(gòu)成完整的P0L調(diào)節(jié)器。圖la中 示出了一個(gè)功率調(diào)節(jié)器，其為降壓調(diào)節(jié)器?？傊?，可以控制晶體管108和110不同時(shí)通過電 流。典型地，當(dāng)晶體管108導(dǎo)通（HS被置為有效）時(shí)，晶體管110可以是關(guān)斷（LS被解除有 效）。
[0038] 發(fā)電機(jī)模型
[0039] 圖2a示出了功率調(diào)節(jié)器（例如圖la所示的降壓變換器100)例如在無負(fù)載時(shí)的 發(fā)電機(jī)模型。發(fā)電機(jī)不帶負(fù)載時(shí)的傳遞曲線可由下述方程式表示：
[0040] (1)
[0041] gPs(s) = V輸出（s)/V輸人（s) = [l+sA2*3i*fzrdr)]/[l+i^(2*3i*fn,p0w*Q p0w)+s2/ (2*^fn,p0w) 2]
[0042] 其中
[0043] fn, pOT = 1/ [2* π *sqrt (L*C。）]，
[0044] Qpow= 1/(2* ζ pow) = [1/(R+Rco)]*sqrt[L/Cj ,
[0045] fzesr = 1/ [2* π *Rc0*C。）]，
[0046] Qpmt和ζ POT分別表示發(fā)電機(jī)的品質(zhì)因數(shù)和衰減因數(shù)，而fn,POTt表示固有頻率。術(shù)語 "sqrt"表示"平方根"。
[0047] 發(fā)電機(jī)帶負(fù)載R°(圖2b)時(shí)的傳遞曲線可由下述方程式表示：
[0048] (2)
[0049] gps(s) = [R0/(R0+R)]*[l+s/(2* π *fzesr)]/[l+s/(2* π *fn，p0w*Qp0w)+s2/(2* π *fn, )2] pow/ J
[0050] 其中
[0051 ] fn，POT = 1/ {2* π *Sqrt [ (L*C。) * (R0+R⑶)/ (R0+R) ]}，
[0052] Qpow = sqrt [ (L/C。）* (R0+R⑶）* (R0+R) ] / {L+C0* [R⑶* (R0+R) +R0*R]}，
[0053] fzesr=l/[2*3i*Rc0*C。]。
[0054] 環(huán)路補(bǔ)償
[0055] 典型地，用于降壓變換器反饋環(huán)路的補(bǔ)償函數(shù)引入接近原點(diǎn)（DC)的一個(gè)極點(diǎn)以 及接近發(fā)電機(jī)固有頻率4,_的兩個(gè)零點(diǎn)。假設(shè)歸因于電容器'esr'（接近頻率f z_)的零 點(diǎn)可以由于其較高的數(shù)值而被忽略。則補(bǔ)償函數(shù)可以重新寫為：
[0056] (3) gcomp (s) = k* [1+s/ (2* π *fn, comp*Qcomp) +s2/ (2* n *fn, comp)2] /s
[0057] 其中又& 乂^，fn,MP表示補(bǔ)償頻率。Q_p表示補(bǔ)償品質(zhì)因數(shù)。k、f n,_p和Q_p 分別作為補(bǔ)償系數(shù)，一起確定DC環(huán)路增益和補(bǔ)償零點(diǎn)的位置，從而根據(jù)方程式3給出的補(bǔ) 償函數(shù)有效地確定發(fā)電機(jī)的補(bǔ)償。此外，根據(jù)方程式3給出的補(bǔ)償函數(shù)，這些補(bǔ)償系數(shù)可以 一起來確定發(fā)電機(jī)的補(bǔ)償極點(diǎn)的位置。該補(bǔ)償函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)下述目標(biāo)：
[0058] ?高環(huán)路增益，例如，進(jìn)行調(diào)節(jié)處的DC高環(huán)路增益，
[0059] ?需要削弱噪音的高頻處的低環(huán)路增益，
[0060] ?近似于接近原點(diǎn)（DC)的單個(gè)極點(diǎn)的簡單環(huán)路傳遞曲線。
[0061] 自動(dòng)補(bǔ)償方法
[0062] 基于與系統(tǒng)相關(guān)的某些假設(shè)，以及期望的運(yùn)行頻率，在此所述的自動(dòng)補(bǔ)償方法的 各種實(shí)施方式可以用于確定DC環(huán)路增益和補(bǔ)償零點(diǎn)的位置，而無需對系統(tǒng)的任何先前了 解。此外，補(bǔ)償參數(shù)（DC環(huán)路增益，零點(diǎn)位置）的選擇可以基于系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)變 量的測量值，例如實(shí)際功率變換器的輸出電壓的測量值。由于不使用系統(tǒng)模型，可以沒有誤 差，當(dāng)使用采用系統(tǒng)模型的任意方法來代替基于系統(tǒng)自身選擇補(bǔ)償參數(shù)的方法時(shí)，將會(huì)帶 來這樣的誤差。應(yīng)當(dāng)注意，為了獲得期望的相位裕度，或使相位裕度處于期望限定值內(nèi)，可 以基于功率變換器和濾波器整體結(jié)構(gòu)的相關(guān)假設(shè)或是預(yù)先知識來選擇補(bǔ)償參數(shù)。換句話 說，盡管補(bǔ)償參數(shù)可基于所測得的狀態(tài)變量選擇，而不基于由系統(tǒng)模型推出的額定值，但它 們還可基于濾波器和功率變換器整體結(jié)構(gòu)的假設(shè)和/或預(yù)先知識來進(jìn)行選擇。例如，在一 組實(shí)施方式中，可以理解，所要補(bǔ)償?shù)墓β首儞Q器是具有LC濾波器結(jié)構(gòu)（例如，如圖2a和 2b所示）的降壓變換器（例如，如圖la所示的變換器），?？傊?，如上所述，不需要了解濾 波器和變換器的元件值，盡管對濾波器結(jié)構(gòu)和變換器類型的了解可以在選擇補(bǔ)償參數(shù)時(shí)進(jìn) 行考慮。
[0063] 在此所述的自動(dòng)補(bǔ)償方法的實(shí)施方式可以很好地適用于包括處理器和存儲(chǔ)器的 數(shù)字控制器等。圖lb示出了一個(gè)這樣的示例系統(tǒng)，其中微控制器（處理器）202可以與存儲(chǔ) 器204連接，并可以與電壓調(diào)節(jié)器208的電壓調(diào)節(jié)器控制級206連接?？刂破?02由此為 電壓調(diào)節(jié)器208實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償，如下文進(jìn)一步描述。應(yīng)當(dāng)注意，圖la所示實(shí)施方式的可替 換實(shí)施方式也同樣是可能并能夠預(yù)期的。例如，可替換實(shí)施方式可包括根據(jù)本文所述的原 理被配置成執(zhí)行實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償?shù)母鞣N函數(shù)的專用硬件，或硬件和軟件的組合。該自動(dòng)補(bǔ)償 方法還可在任意給定應(yīng)用或系統(tǒng)配置中執(zhí)行，用于補(bǔ)償上升為正常輸出電壓（不帶負(fù)載） 之前的低輸出電壓（例如l〇〇mV)，和/或在安裝功率變換器之前用于特定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或應(yīng)用 中（帶負(fù)載或不帶負(fù)載，用于任意輸出電壓）。例如，在使系統(tǒng)運(yùn)行于期望的正常輸出電壓 之前，該自動(dòng)補(bǔ)償方法可以與經(jīng)調(diào)節(jié)的低輸出電壓（例如，lOOmV) -起執(zhí)行來確定期望的 補(bǔ)償參數(shù)。如果在應(yīng)用中進(jìn)行了自動(dòng)補(bǔ)償，則當(dāng)在低輸出電壓下工作時(shí)，在輸出電壓斜坡上 升為期望的正常工作值之前，補(bǔ)償函數(shù)的系數(shù)（k，f n,_p，Qramp)可以重新計(jì)算，以解決元件值 隨時(shí)間的偏移的問題。該自動(dòng)補(bǔ)償方法的各種實(shí)施方式可包括至少三個(gè)步驟：初始補(bǔ)償函 數(shù)的選擇，DC環(huán)路增益的選擇（需要選擇系數(shù)k)，以及系數(shù)f n,。_和Q_p的選擇。
[0064] 第一步：詵擇初始補(bǔ)償函數(shù)
[0065]自動(dòng)補(bǔ)償可以發(fā)生在閉環(huán)操作中。因此可以選擇初始補(bǔ)償函數(shù)以實(shí)現(xiàn)用于發(fā)電機(jī) 元件值中所有實(shí)際值的穩(wěn)定反饋環(huán)路。最初可以選擇/制定接近原點(diǎn)的單個(gè)補(bǔ)償極點(diǎn)和低 DC增益（k = kinit)。kinit的選擇假設(shè)在穩(wěn)態(tài)條件和額定輸出電壓下達(dá)到需要調(diào)節(jié)的最小環(huán) 路增益。補(bǔ)償函數(shù)可以由下式給出：
[0066] (4)gC(Mp(s) = kinit/s。
[0067] 從而總的環(huán)路增益可以是：
[0068] (5)g 環(huán)路=kini^kfgpjs)*/^
[0069] 其中g(shù)Ps(s)由方程1給出，而匕表示由諸如脈寬調(diào)節(jié)器（例如，圖la所示的PWM 模塊104)和誤差放大器（例如，圖la所示的誤差放大器116)的其它函數(shù)貢獻(xiàn)的調(diào)節(jié)環(huán)路 增益。如果選擇一個(gè)足夠小的增益值k，補(bǔ)償函數(shù)可以確保對于任何實(shí)際的傳動(dòng)系元件值 (即，功率變換器的實(shí)際元件值）均有穩(wěn)定的環(huán)路。接近原點(diǎn)的單個(gè)補(bǔ)償極點(diǎn)和低DC環(huán)路 增益的組合可以產(chǎn)生低于發(fā)電機(jī)固有頻率4,。。_的單位增益頻率f init,x。。由此，方程（5)中 的環(huán)路增益的相位裕度將為90°，以確保穩(wěn)定運(yùn)行。
[0070] 由于初始參數(shù)kinit的選擇依賴于功率變換控制器，該自動(dòng)補(bǔ)償方法可以基于這樣 的假設(shè)來構(gòu)成，即k init是基于在額定調(diào)節(jié)輸出電壓值下的穩(wěn)態(tài)下足以進(jìn)行調(diào)節(jié)的最小環(huán)路 增益來選擇的。換句話說，足夠低的DC增益表示電壓調(diào)節(jié)器（功率變換器）運(yùn)行 在其公差規(guī)范內(nèi)時(shí)可能的最低增益。例如，在初始化步驟期間可以選擇k init(k的初始值） 以滿足：
[0071] (6)kinit << 2* π *?·η,ΡΜ/(ρρΜ*ι〇，
[0072] 其中&表示控制器（例如，控制器1C電路模塊，除PID函數(shù)的濾波器實(shí)現(xiàn)方式） 的DC增益貢獻(xiàn)。當(dāng)根據(jù)方程（5)選擇匕_時(shí)，單位增益頻率f init,x。將低于發(fā)電機(jī)的固有頻 率（如上所述）：
[0073] (7)finit,xo<fn, pow。
[0074] 因此，根據(jù)方程（5)選擇kinit將產(chǎn)生大約90度的相位裕度和足夠的環(huán)路增益裕 度。不滿足要求的任何控制器和功率濾波器組合可視作落在關(guān)注的應(yīng)用空間之外。
[0075] 圖3示出了用于模擬環(huán)路傳遞曲線的示例性降壓變換器發(fā)電機(jī)和單個(gè)接近原點(diǎn) 的補(bǔ)償極點(diǎn)的模型。所有給出的元件值作為示例用于解釋的目的，而且取決于發(fā)電機(jī)的實(shí) 際結(jié)構(gòu)，其他實(shí)施方式也可包括不同值和不同元件。圖3所示的模型包括延遲元件302， 該延遲元件302對可能由控制電路的數(shù)字運(yùn)行引起的延遲建模，所述控制電路可進(jìn)一步由 如下標(biāo)題描述：采用可編程數(shù)字控制器的自動(dòng)補(bǔ)償方法的實(shí)現(xiàn)?？梢约僭O(shè)功率變換器的占 空比在每個(gè)開關(guān)周期中更新，從而使得通過延遲元件302的延遲等于功率變換器的開關(guān)周 期。在特定示例中，開關(guān)頻率假設(shè)為400kHz，造成的延遲為2.5ys。對于圖3所示的元件 值，固有頻率f n,elMp為13. 45kHz，而品質(zhì)因數(shù)QPOT為8. 93。
[0076] 圖3中的電阻器304的值（r = R開關(guān)+RJ可以變化（改變）以獲得不同的品質(zhì)因 數(shù)QP(W值，同時(shí)保持固有頻率不變。圖4示出了對于功率級品質(zhì)因數(shù)Q p"的不同值（在實(shí)施 例中示出，Qpmt = 1. 17,2. 33,4. 60,8. 93)的環(huán)路（其由發(fā)電機(jī)和接近原點(diǎn)的單個(gè)補(bǔ)償極點(diǎn) 構(gòu)成）的作為DC環(huán)路增益的函數(shù)的單位增益頻率。對于高的QPOT值，（下降）環(huán)路增益在 DC環(huán)路增益值范圍內(nèi)的兩個(gè)頻率處與OdB水平線相交。較高的Qp"值可以引起較寬范圍的 DC增益值，其中可產(chǎn)生兩個(gè)OdB交叉頻率。第二（較高）的OdB交叉頻率可以確定環(huán)路增 益的單位增益頻率。圖5示出了 Qp" = 8.93(高Qp"發(fā)電機(jī)）的環(huán)路增益的波特圖。對于 低DC環(huán)路增益值（例如50K)，下降的環(huán)路增益僅在低頻率處與OdB交叉。諧振峰值不會(huì) 與Odb水平線交叉。由此，相位大約為-90°，而相位裕度為+90°，從而形成穩(wěn)定的環(huán)路。 對于較高的DC環(huán)路增益值（例如400K)，諧振峰值也可與OdB水平線交叉。最終，對于很 高的DC環(huán)路增益值（例如750K)，諧振峰值根本不會(huì)在低頻率處與OdB水平線交叉。如圖 5所示，對于高DC環(huán)路增益值，單位增益頻率將超過發(fā)電機(jī)的固有頻率f n,POT。此外，由于相 位的銳變在發(fā)電機(jī)的固有頻率4,_附近，相位裕度會(huì)非常?。ㄟ_(dá)到負(fù)值）。因此環(huán)路會(huì)變 得不穩(wěn)定。
[0077] 圖6示出了對于功率級品質(zhì)因數(shù)Qp"的不同值（在實(shí)施例中示出，QPOT = 1. 17, 2. 33,4. 60,8. 93)，作為DC環(huán)路增益的函數(shù)的環(huán)路相位裕度。在DC環(huán)路增益值（單位增益 頻率低于固有頻率fn, p(J的整個(gè)范圍上具有單個(gè)的〇dB交叉頻率的低Qp"發(fā)電機(jī)（例如， Qpqw = 1. 17)可呈現(xiàn)相位裕度由對應(yīng)于低DC環(huán)路增益值的接近90°到高DC環(huán)路增益值處 的負(fù)值的漸變。較高QP(W發(fā)電機(jī)在（下降）環(huán)路增益從單個(gè)〇dB交叉頻率變化到兩個(gè)OdB交 叉頻率值（單位增益頻率可以超過固有頻率f n,p(J的DC環(huán)路增益值下可呈現(xiàn)從接近90° 的相位裕度到負(fù)相位裕度的銳變。如圖6所示，對于較高的Q p"發(fā)電機(jī)，較低DC環(huán)路增益 值可以獲得足夠的相位裕度。
[0078] 圖7示出了對應(yīng)于功率級品質(zhì)因數(shù)Qp°w的不同值（在所示示例中，Q p°w = 1. 17， 2. 33,4. 60,8. 93)的作為DC環(huán)路增益的函數(shù)的環(huán)路增益裕度。較低的DC環(huán)路增益值可以 提高增益裕度。此外，較高Qpmt的發(fā)電機(jī)可能需要較低的DC環(huán)路增益值，以實(shí)現(xiàn)足夠的增 益裕度以便于穩(wěn)定運(yùn)行。
[0079] 總之，如圖6和7所示，如果選擇接近原點(diǎn)的單個(gè)補(bǔ)償極點(diǎn)和足夠小的DC環(huán)路增 益值，則對于具有低和高Q P(W值的功率級，該環(huán)路穩(wěn)定且具有足夠相位裕度和增益裕度。低 DC環(huán)路增益值也可以產(chǎn)生低單位增益頻率。由此，環(huán)路的性能在穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng) 二者中均有裕度。因此包括接近原點(diǎn)的極點(diǎn)以及足夠小的DC增益（可以在控制器中實(shí)現(xiàn) 的可能的最小DC增益）的初始補(bǔ)償函數(shù)可以確保在變換器上電之后穩(wěn)定運(yùn)行。
[0080] 第二步：詵擇DC環(huán)路增益倌（補(bǔ)償系數(shù)k)
[0081] 當(dāng)DC環(huán)路增益值增加時(shí)，環(huán)路相位裕度和增益裕度最終變得不足，如圖6和7所 示，從而導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。對于發(fā)電機(jī)的高品質(zhì)因數(shù)Q pmt值而言，可能發(fā)生由穩(wěn)定到不穩(wěn) 定的銳變。然后DC環(huán)路增益中小的百分比改變可能引起相位裕度由接近90°的值到負(fù)值 的變化。通過監(jiān)控輸出電壓的紋波（即，峰值到峰值偏移），可以檢測到相位裕度何時(shí)減小 以及環(huán)路何時(shí)在接近不穩(wěn)定的區(qū)域中?？梢葬槍 = kinit測量穩(wěn)態(tài)開關(guān)紋波幅值，在k = kinit時(shí)認(rèn)為系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)。在該算法的搜索步驟期間，可設(shè)置被認(rèn)為是輸出處的可接受紋 波（例如，由開關(guān)或不穩(wěn)定引起的）的上限。在一組實(shí)施方式中，上限可以指定為等于增加 了小百分比的開關(guān)紋波。上限的精確值并不重要，只要在搜索結(jié)束時(shí)的穩(wěn)態(tài)紋波滿足需求。 這樣，DC增益可以增大，直到輸出電壓的紋波達(dá)到預(yù)定閾值。如本文所使用的，表示相 位裕度呈現(xiàn)銳變處的增益k值。該值可以在自動(dòng)補(bǔ)償方法的前序步驟中作為參考點(diǎn)使用。 表1示出了增益裕度為0dB、-3dB、-6dB時(shí)的DC環(huán)路增益值，且該相位呈現(xiàn)從正值到負(fù)值的 銳變。
[0082] Qpmr 增益裕 增益裕 增益裕 相位裕 度=0dB時(shí)的度=-3dB時(shí)的度=-6dB時(shí)的度銳變時(shí)的 __DC增益 DC增益 DC增益 DC增益 8.93 DC增益 DC增益 DC增益 DC增益 __=195.31C =137.71( =97.291( =190K 4,60 DC增益 DC增益 DC增益 DC增益 __=372.2K =262.8K =185.8K =360IC 2.33 DC增益 DC增益 DC增益 DC增益 __=728.7K =515.7K =363.IK =660K 1.17 DC增益 DC增益 DC增益 - _=1.454M =1.025M =726.2K _
[0083] 表 1
[0084] 換句話說，自動(dòng)補(bǔ)償?shù)牡诙娇砂ㄔ黾友a(bǔ)償系數(shù)k的初始DC環(huán)路增益值kinit， 直到輸出紋波增大至預(yù)定閾值以上，從而表示該系統(tǒng)由于相位裕度和/或增益裕度不足而 進(jìn)入接近不穩(wěn)定的區(qū)域。在該自動(dòng)補(bǔ)償方法步驟結(jié)束時(shí)的補(bǔ)償系數(shù)k的值可以接近用于具 有高品質(zhì)因數(shù)Q P(W的發(fā)電機(jī)的kWi，其中^是相位裕度呈現(xiàn)銳變時(shí)的DC增益值。如將進(jìn) 一步在下文示出的，該自動(dòng)補(bǔ)償方法可能對于該步驟中選擇的DC環(huán)路增益的精確值并不 敏感。
[0085] 圖8、9和10示出了分別具有不同品質(zhì)因數(shù)Qpot--8. 93、4. 60、2. 33的發(fā)電機(jī)環(huán)路 增益的波特圖?？梢赃x擇DC增益值等于在自動(dòng)補(bǔ)償方法的第二步中選擇的DC增益k相位。 如圖所示，所有三張圖中的諧振峰值近似位于OdB水平線。因此，環(huán)路增益的單位增益頻率 可以近似等于發(fā)電機(jī)在自動(dòng)補(bǔ)償方法第二步結(jié)束時(shí)的固有頻率f n,POTt。這樣，第二步可以首 先反復(fù)修改k以獲得更高精度（較高增益）和速度（較高單位增益頻率）。由環(huán)路增益函 數(shù)可以導(dǎo)出，很明顯當(dāng)將k增大至k Wi= 2*π*?·η,ρΜ/((?ρ"*1〇將使得單位增益頻率（f ug)fug =fn,POTt并且在f = fn,p"處具有零增益裕度。因此，將k值從kinit增大至接近的值將 導(dǎo)致不穩(wěn)定的調(diào)節(jié)環(huán)路。據(jù)此，設(shè)置占空比的限值將確保"紋波"幅值不會(huì)失去控制。這些 限值可設(shè)定在步驟1 (k = kinit)中測量的占空比值附近。表2示出可由圖8、9和10得出的 單位增益頻率。
[0086] Qp〇w f- DC 單位增 ___增益 益頻率_ 8.93 13.45kHz 19()1( 13.34kHz 4.60 13.45kHz 360K 13.14kHz 2.33 13.45kHz 660IC 12.08kHz
[0087] 表 2
[0088] 第三步：選擇補(bǔ)償系數(shù)fn, _p，Q_p各自的值
[0089] 在這一步中，可將兩個(gè)零點(diǎn)加入補(bǔ)償函數(shù)中以通過增加環(huán)路帶寬來改善調(diào)節(jié)環(huán)路 的性能。補(bǔ)償函數(shù)可以再次采取等式3的形式：
[0090] (3) gcomp (s) = k* [1+s/ (2* π *fn, comp*Qcomp) +s2/ (2* n *fn, comp)2] /s.
[0091] 總的環(huán)路增益可由下式給出：
[0092] (7) g 環(huán)路=hkfgps (s) * [l+s"2* π *fn, c_*Qc(Mp) +SV (2* π *fn, c_)2] /s，
[0093] 其中g(shù)PS(s)由方程1給出，對于高〇。_值&^相位，同時(shí)kl表示由諸如脈寬調(diào)節(jié) 器（如圖la中PMW模塊104)和誤差放大器（如圖la中的誤差放大器116)的其他函數(shù)貢 獻(xiàn)的調(diào)節(jié)環(huán)路增益。在自動(dòng)補(bǔ)償函數(shù)的這一步，可選擇方程3中出現(xiàn)的fn,ramp和Q_ p的值。 [0094] 最初將選擇一個(gè)較高的fn,。_值以確保對于任何實(shí)際的發(fā)電機(jī)的元件值fn,。_ > > fn,pOT。在一組實(shí)施方式中，當(dāng)選擇fn, _p的初始值時(shí)，可以假設(shè)發(fā)電機(jī)fn,p<M遵從由性能 期望值和控制器的限值確定的設(shè)計(jì)方針，例如，存在已知的fn,p(w上限，超出該上限則給定控 制器不可能穩(wěn)定運(yùn)行。換句話說，盡管不需要了解該發(fā)電機(jī)，但可基于對控制器的了解、基 于對控制器與潛在的（期望的）發(fā)電機(jī)的互可操作性原理的良好理解來制定關(guān)于發(fā)電機(jī)的 假設(shè)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可以按照控制器的開關(guān)頻率確定數(shù)字控制器的上限f n,pmt，就 如下面將看到的方程13所表述。在此以一個(gè)高QPOT(例如：Q POT = 8. 93)的發(fā)電機(jī)為例。對 該發(fā)電機(jī)考慮兩個(gè)DC環(huán)路增益值。一個(gè)（DC增益=230K)將比步驟2(k = kWi)中選擇 的DC環(huán)路增益值高20%同時(shí)另一個(gè)（DC增益=150K)則低20%。下文將示出，該自動(dòng)補(bǔ) 償方法對于步驟2中選擇的DC環(huán)路增益的精確值并不敏感。
[0095] fn,。。_補(bǔ)償系數(shù)可從高數(shù)值反復(fù)減小至低數(shù)值，同時(shí)保持Q_p補(bǔ)償系數(shù)不變。圖 11、12和13分別示出了對于DC環(huán)路增益值為150K的作為比率f n'_p/fn'p°w的函數(shù)的對于 三個(gè)不同的Q_ p值（在該實(shí)施例中，Q_p = 〇. 192,0. 5和大于1)的單位增益頻率、相位裕 度和增益裕度。
[0096] 類似地，圖14、15和16示出了 DC環(huán)路增益等于230K時(shí)的單位增益頻率、相位裕 度和增益裕度。
[0097] 對于fn,_p > > fn,p"、Qramp > > 1以及DC環(huán)路增益為150K時(shí)，該環(huán)路呈現(xiàn)足夠的 相位裕度但是較低的增益裕度。對于fn,_p >> fn,p?、Q_p >> 1以及DC環(huán)路增益為230K 時(shí)，相位裕度和增益裕度均可能不足。通過將4,。。_的值（或等效地比率值=fn,_p/f n,p(J 減小至大概接近Qp"的值而保持Q_p >> 1，對于上述兩個(gè)DC環(huán)路增益值均能得到足夠的 相位裕度和增益裕度。這樣在步驟2結(jié)束時(shí)（此時(shí)選擇DC環(huán)路增益）觀測到的電壓輸出 的增加的紋波可以減小至低于定義最大可接受的輸出紋波的限值之下。換句話說，通過在 第一步驟（上文概述）期間測量輸出的開關(guān)紋波幅值，當(dāng)觀測到的輸出處的紋波在測量的 穩(wěn)態(tài)開關(guān)紋波附近時(shí)，系統(tǒng)可被看作是穩(wěn)定的。
[0098] 隨著fn,_p值進(jìn)一步減小，單位增益頻率可保持增大，同時(shí)相位裕度和增益裕度開 始減小。因此通過不斷減小fn,_p，紋波可能又開始增加。輸出電壓紋波增加至預(yù)定限值以 上可作為停止減小fn,。_值的標(biāo)準(zhǔn)使用。選擇的fn,。。_值也可導(dǎo)致環(huán)路單位增益頻率增加 (高于發(fā)電機(jī)的固有頻率f n,p(J。
[0099] 如圖 11、12、13、14、15 和 16 所示，對于 QCMP > > 1 ( C-蘭 〇 ),上述選擇 fn,CMP 的 搜索方法對于兩個(gè)DC增益值（150K和230K)均是成功的。因此，該方法對于步驟2中選擇 的DC環(huán)路增益的精確值并不敏感。應(yīng)當(dāng)注意，使用低Q_p值對于搜索確定fn,_p值不是合 適的選擇。圖12、13、15和16中所示的作為低Q ramp值時(shí)的比率fn, _p/fn,POT的函數(shù)的相位 裕度和增益裕度的曲線表示所述的搜索方法（存在于從高數(shù)值到低數(shù)值掃描并監(jiān)測 輸出電壓紋波）并不易于實(shí)現(xiàn)選擇f n,_p值而增加增加環(huán)路單位增益頻率以及足夠的相位 裕度和增益裕度的目的。因此，在自動(dòng)補(bǔ)償方法的該步驟中，可以調(diào)節(jié)Q_ p使得Q_p >> 1 ( Ccomp - 〇 )
[0100] 總之，該自動(dòng)補(bǔ)償方法的第三步（選擇fn,。_值）可包括選擇足夠高的f n,。。_值 使得4,。。_/4,_>> 1，（如上所述，將進(jìn)一步參照方程13在下文中討論），從而確保加入 補(bǔ)償函數(shù)的兩個(gè)零點(diǎn)的初始值遠(yuǎn)大于發(fā)電機(jī)的固有頻率fn,POTt，同時(shí)保第三步 還包括減小fn,_p的初始高值以獲得滿意的環(huán)路相位裕度和增益裕度，從而將增加的輸出 電壓紋波減小至預(yù)定值之下。此外，減小該級的4,。。_值從而增加單位增益頻率，會(huì)使得輸 出電壓紋波由于相位裕度和/或增益裕度減小而重新增加至預(yù)定閾值之上，在該點(diǎn)處f n,_p 值又會(huì)稍許增加，從而使得輸出電壓低于預(yù)定閾值。
[0101] 結(jié)論
[0102] 執(zhí)行上述步驟會(huì)由此獲得下述補(bǔ)償函數(shù)中給出的所有三個(gè)系數(shù)（k，fn,ramp，Q_ p):
[0103] (3) gcomp (s) = k* [1+s/ (2* π *fn, comp*Qcomp) +s2/ (2* n *fn, comp)2] /s
[0104] 根據(jù)功率變換器結(jié)構(gòu)和其采用的濾波器的大概了解和/或假定可以獲得該自動(dòng) 補(bǔ)償方法的各種實(shí)施方式，無需了解特定發(fā)電機(jī)元件值。因此，基于將要用于補(bǔ)償功率變換 器的期望運(yùn)行（開關(guān)）頻率和/或控制器，根據(jù)關(guān)于發(fā)電機(jī)作出的某種假定可以實(shí)現(xiàn)各種 實(shí)施方式。所選擇的補(bǔ)償函數(shù)系數(shù)值會(huì)產(chǎn)生具有足夠相位裕度和增益裕度的穩(wěn)定調(diào)節(jié)環(huán) 路。此外，它們會(huì)得到最大的單位增益頻率并最終得到穩(wěn)定的環(huán)路。
[0105] 自動(dòng)補(bǔ)償方法應(yīng)用于低Q發(fā)電機(jī)
[0106]自動(dòng)補(bǔ)償方法的各種實(shí)施方式還可用于獲取低Q發(fā)電機(jī)的系數(shù)值。如前文所述 的，可以在自動(dòng)補(bǔ)償方法的第二步中選擇增益因子值k。對于高品質(zhì)因數(shù)Qp"發(fā)電機(jī)，由于 環(huán)路相位裕度的銳變作為環(huán)路DC增益的函數(shù)，可以很好地定義所選擇的k值(]<=。 用于確定存在過量輸出紋波的閾值的精確值對于所選的k值幾乎沒有影響。圖17示出了具 有低品質(zhì)因數(shù)QP(W發(fā)電機(jī)（在該實(shí)施例中，Qpmt = 1. 17)的作為發(fā)電機(jī)環(huán)路DC增益（其與 k成比例）的函數(shù)的相位裕度。圖18示出了作為環(huán)路DC增益的函數(shù)的增益裕度。該補(bǔ)償 可包括接近DC原點(diǎn)的單個(gè)極點(diǎn)。相位裕度從負(fù)值（導(dǎo)致不穩(wěn)定回路）到足夠的正相位裕 度（導(dǎo)致穩(wěn)定回路）的變化可以是漸變的。增益裕度曲線的變化也可以是漸變的。因此， 所選擇的確定過量輸出電壓紋波的閾值會(huì)影響增益因子k的選擇值。
[0107] 自動(dòng)補(bǔ)償方法可適用于寬范圍的增益因子k值（步驟2中選擇的）。圖19和20 分別示出了對于相同發(fā)電機(jī)的不同增益因子k值的作為比率f n,_p/fn,pOT的函數(shù)（同時(shí)保 持Q_p > > 1)的相位裕度和單位增益頻率。特別地，kpm = %、kpm = p kpm = 1(|和kpm = 2(| (對于 該特定發(fā)電機(jī)分別表示使得圖17中相位裕度為0°、10°、20°、30°和 40°時(shí)增益因子k的值。該自動(dòng)補(bǔ)償方法可以用于為四個(gè)不同k值之一選擇小于1的比率 fn,?mp/fn,p<M值。在步驟3中，自動(dòng)補(bǔ)償方法可用于不斷減小fn,_ p/fn,pmt值以改進(jìn)相位裕度 和增益裕度（圖19, 20)從而減小步驟2結(jié)束時(shí)存在的輸出紋波。該方法還用于不斷減小 Wfn,P?值從而改進(jìn)環(huán)路（圖21)的單位增益頻率。但是，相位裕度和增益裕度（圖19， 20)的減小會(huì)導(dǎo)致輸出電壓紋波的增加。因此，當(dāng)輸出電壓紋波超過對應(yīng)于認(rèn)為是過量紋波 的預(yù)定閾值時(shí)，可以終止用于選擇f n,_p/fn,p(W的搜索。在此應(yīng)當(dāng)注意，之前確定的閾值（且 在上文概述的第二步中使用）可對應(yīng)于依然形成穩(wěn)定系統(tǒng)的可得到的最小紋波。但是，在 某些實(shí)施方式中，可以確定兩個(gè)閾值。"安靜"閾值，對應(yīng)于穩(wěn)定、無噪音運(yùn)行時(shí)的紋波，"有 噪聲"閾值，表示穩(wěn)定運(yùn)行，雖然在輸出電壓可能存在稍許的低水平工作。當(dāng)使用"有 噪聲"閾值時(shí)，當(dāng)電壓紋波降低至"噪聲"閾值之下時(shí)可以終止對f n,_p/fn,pmt的搜索。
[0108] 如圖19、20和21所示，可以在自動(dòng)補(bǔ)償方法的步驟2中選擇寬范圍的DC增益值， 在步驟3中選擇的f n_p/fn,POT值可小于1，這樣可得到類似的相位裕度、增益裕度和單位增 益頻率。因此，對于低品質(zhì)因數(shù)Q pmt發(fā)電機(jī)，該自動(dòng)補(bǔ)償方法可能對步驟2中選擇的精確DC 增益值并不敏感。
[0109] 俥用可編稈數(shù)字控制器的自動(dòng)補(bǔ)償方法的實(shí)現(xiàn)
[0110] 以下是如何使用數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償方法的特定實(shí)施方式的示例。該模擬 (s-域）補(bǔ)償函數(shù)的實(shí)現(xiàn)為：
[0川](3) gcomp (s) = k* [1+s/ (2* π *fn, comp*Qcomp) +s2/ (2* π *fn, comp)2] /s
[0112] 在z-域（數(shù)字實(shí)現(xiàn)）中可由下式給出：
[0113] (8)gcomp(z) = [A+B*z-1+C*z-2]/[1_z-1]
[0114] 為了使公式（3)和（8)表述的傳遞曲線在采用復(fù)數(shù)個(gè)補(bǔ)償零點(diǎn)時(shí)達(dá)到相同的小信 號特性，可以建立下述關(guān)系：
[0115] (9a) A = k/[l_2*r*cos Θ+r2]，
[0116] (9b) B = _A*2*r*cos Θ ,
[0117] (9c) C = A*r2，
[0118] 其中
[0119] (]_〇a) r Ξ e-，
[0120] (10b) Θ ^ [2*Ji*fnjC0mp/fJ*Sqrt[l-l/(4*Qcomp 2)]〇
[0121] 應(yīng)當(dāng)注意，在方程（10a)和（10b)的推導(dǎo)中，假定采樣頻率與開關(guān)頻率fsw相當(dāng)。當(dāng) 功率變換器的占空比在每個(gè)開關(guān)周期更新一次時(shí)保持如此。A，B，C可被認(rèn)為是補(bǔ)償系數(shù)， 其共同確定DC環(huán)路增益，以及所補(bǔ)償?shù)墓β首儞Q器的補(bǔ)償零點(diǎn)的各自位置。取決于所使用 的功率調(diào)節(jié)器/控制器類型，具體地，當(dāng)所用的功率變換器類型不同于本文所述的實(shí)施方 式時(shí)，A、B和C 一起可以大體確定補(bǔ)償零點(diǎn)、補(bǔ)償極點(diǎn)或兩者的各自位置。可替換地，取決 于發(fā)電機(jī)、控制器和濾波器的類型，補(bǔ)償系數(shù)可以根據(jù)與方程9a到9c所示的關(guān)系略微不同 的關(guān)系來建立。但是，可以根據(jù)本文所述的標(biāo)準(zhǔn)和考慮來定義和選擇應(yīng)用于不同的特定發(fā) 電機(jī)，控制器和濾波器布局的類似的補(bǔ)償系數(shù)。
[0122] 根據(jù)公式9a、9b和9c，可以導(dǎo)出如下關(guān)系：
[0123] (11) A+B+C = k
[0124] 選擇A = C可以使得補(bǔ)償零點(diǎn)具有ξ。_ = 0 (或者等效地Q_p = °° )。
[0125] 這可由下式導(dǎo)出：
[0126] A=q ^ r2 = 1 ^ Qcomp = co => ζ?〇ηρ = 1/(2 * Qcomp) = 0
[0127] 因此
[0128] (12) A=C 4 以。--°° ( - 〇 )。
[0129] 此外，如果 A = C(Qcmp =〇〇 )且 B = 0,則：
[0130] 方=()4 cos<? = 0 4 6? = %/2 〇 冗/2 = 2 * 冗 * /Bc //OT] 4 /"，c = /w /4 ο
[0131] 因此
[0132] (13) = 0) & (力=C) 4 乂=九4，
[0133] 其可確保fn,_p = fsw/4 >> fn,pOT，因此在實(shí)際應(yīng)用中保持fsw >> fn,pOT。
[0134] 根據(jù)該自動(dòng)補(bǔ)償方法，可以首先確定DC增益，之后可以引入兩個(gè)補(bǔ)償零點(diǎn)頻率。 可以選擇較高的固有頻率f n,_p的初始值以確保補(bǔ)償零點(diǎn)對于環(huán)路增益的穩(wěn)定性和帶寬幾 乎沒有影響。通過一開始包括在高頻處定位的兩個(gè)零點(diǎn)，然后確定DC增益因子"k"，可簡化 該方法的實(shí)現(xiàn)。該自動(dòng)補(bǔ)償方法的實(shí)現(xiàn)中的兩個(gè)因素可以顯著地減小該方法實(shí)施所需的運(yùn) 行時(shí)間。一個(gè)因素可以是采用一維搜索選擇環(huán)路增益（增益因子k)和補(bǔ)償零點(diǎn)頻率（f n, 。_，（。。_)的位置。另一因素可以是所需計(jì)算的簡單性，該計(jì)算可主要包括加法和減法。
[0135] 步驟1-初始化補(bǔ)償函數(shù)系數(shù)A、B和C
[0136] 首先，通過初始化補(bǔ)償系數(shù)如下：
[0137] A = C = kinit/2，B = 0，
[0138] 可設(shè)定 k = kinit，ζ c_ = 0, fn，c_ = fsw/4(fn，c_ = fsw/4 >> fn，pow)。
[0139] 在一組實(shí)施方式中，可以確定經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的"安靜"閾值，或工作閾值，如下文 進(jìn)一步所述。此外，還可確定"有噪聲"輸出閾值用于在固定輸出電壓V fi^下調(diào)節(jié)輸出時(shí)終 止搜索的標(biāo)準(zhǔn)。輸出波形的均值和峰值-峰值（紋波）可以通過測量系統(tǒng)的各種狀態(tài)變量 來確定，其可包括輸出電壓自身的測量（每個(gè)開關(guān)周期中采用多個(gè)采樣）。均值和紋波值可 以定義為"安靜"穩(wěn)態(tài)值。"有噪聲"輸出閾值以定義在高于安靜穩(wěn)態(tài)紋波V p_p,ss 一定百分比，即乂" ，有嘆聲 Vp-p，+ (1+ε)。
[0140] 步驟2-確定環(huán)路增益（增益閔子k)
[0141] A和C(A = C = k/2)可以增加同時(shí)保持B = 0,其會(huì)導(dǎo)致DC環(huán)路增益增加。在每 個(gè)增益增加之后，可以測量指定/選擇的狀態(tài)參數(shù)，其意味著測量輸出電壓紋波，確認(rèn)輸出 電壓紋波是否超過V'lgjii}。如果超過闡值則A和C可不再增加。 Ci^)用于分別表示搜索結(jié)束時(shí)系數(shù)A和C的值。
[0142] 步驟3-確定衰減閔子ζ ^ = 0時(shí)補(bǔ)償零點(diǎn)的固有頻率fn,n_
[0143] B的絕對值（即|B|，對于B < 0)可以增加同時(shí)保持A+B+C = A增益+C增益（常數(shù)） 以及A = C(即A = C= [An^+Cj^-Bil/2)。這樣可以保持環(huán)路增益不變，從而減小固有頻 率4,。。_并保持（。。_ = 0。當(dāng)4,。_接近發(fā)電機(jī)固有頻率時(shí)，紋波將減小到Vp_p,有嘆聲 以下。當(dāng)增大B的絕對值時(shí)，f n,_p最終開始降低至fn,POT以下，這導(dǎo)致增加的紋波超過V p_p, 有辦。此時(shí)可略微減小|B|，以使輸出紋波重回聲電平以下。
[0144] 總的自動(dòng)補(bǔ)償算法
[0145] 在一組實(shí)施方式中，可以根據(jù)圖22所示的流程圖執(zhí)行自動(dòng)補(bǔ)償。雖然圖22所示的 方法可以適用于多種功率變換器和相關(guān)的發(fā)電機(jī)模型，但參照上述由圖1，2和3描述的功 率變換器和發(fā)電機(jī)以及補(bǔ)償器模型可最好地理解流程圖2300中所描述的各種動(dòng)作。總之 自動(dòng)補(bǔ)償可以參照和/或根據(jù)對功率變換器和濾波器的類型/結(jié)構(gòu)的預(yù)先了解（或有關(guān)假 設(shè)）來進(jìn)行。因此，通過首先初始化補(bǔ)償函數(shù)（2302)的一個(gè)或多個(gè)系數(shù)可進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償， 該補(bǔ)償函數(shù)（2302)用于控制被配置為提供經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的功率變換器。指定這些系數(shù) 以便這些系數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)一起確定環(huán)路增益，例如，DC環(huán)路增益，以及由補(bǔ)償函數(shù)定義 的補(bǔ)償零點(diǎn)和/或補(bǔ)償極點(diǎn)的各自位置。隨后，測量功率變換器的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)變量以 獲得經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的額定穩(wěn)態(tài)值（2304)。這些狀態(tài)變量可以包括但不限于經(jīng)調(diào)節(jié)輸出 電壓自身、電感器電流。控制信號值或用于調(diào)節(jié)輸出電壓的信號值--例如，諸如用于圖la 所示的變換器的PWM控制信號的占空比值等。
[0146] 然后基于所獲得的經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的至少一個(gè)額定穩(wěn)態(tài)值來確定第一輸出閾值 (2306)，并調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)系數(shù)中的至少第一系數(shù)直到經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓超過第一輸出閾值 (2308)。還可以基于一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)變量的測量來確定經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓是否超過第一閾 值。一旦經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓已經(jīng)超過第一輸出閾值，就調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)系數(shù)中的至少第二系 數(shù)，直到經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓達(dá)到第一輸出閾值。在一些實(shí)施方式中，確定的閾值代表"安靜"閾 值，對應(yīng)于無噪音/抖動(dòng)工作。在可替換實(shí)施方式中，可以基于第一輸出閾值確定第二輸出 閾值（2316)。第二閾值可以超過第一閾值一定百分比，且可以表示"有噪聲"閾值，對應(yīng)于 在工作期間開始出現(xiàn)一些噪聲/抖動(dòng)時(shí)的輸出電壓電平。這種情況下，調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)系 數(shù)中的至少第一系數(shù)直到經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓超過第二輸出閾值（2318)，一旦經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓 超過第二輸出閾值，則調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)系數(shù)中的至少第二系數(shù)，直到經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓降低 至第二輸出閾值之下（2320)。
[0147] 盡管以上實(shí)施方式已經(jīng)論述詳盡，也可能有其他方式。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說， 一旦完全理解了上述公開內(nèi)容，各種改變和修改就變得顯而易見。下述權(quán)利要求旨在被解 釋為包含所有這樣的改變和修改。注意，本文所用的段標(biāo)題僅用于組織的目的，而不意味著 限制本說明書或所附的權(quán)利要求。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于控制功率變換器的方法，所述方法包括： 初始化補(bǔ)償函數(shù)的一個(gè)或多個(gè)系數(shù)，其中所述一個(gè)或多個(gè)系數(shù)確定由所述補(bǔ)償函數(shù)定 義的環(huán)路增益和補(bǔ)償零點(diǎn)的各自位置； 在所述初始化之后，根據(jù)至少所述補(bǔ)償函數(shù)來操作所述功率變換器，功率調(diào)節(jié)器生成 經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓； 在所述功率變換器的操作期間測量所述功率變換器的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)變量； 基于所測量的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)變量獲得經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的額定穩(wěn)態(tài)值； 基于所獲得的經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的至少一個(gè)額定穩(wěn)態(tài)值來確定第一輸出閾值； 調(diào)節(jié)所述補(bǔ)償函數(shù)的所述一個(gè)或多個(gè)系數(shù)中的至少第一系數(shù)直到所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電 壓超過所述第一輸出閾值；以及 調(diào)節(jié)所述補(bǔ)償函數(shù)的所述一個(gè)或多個(gè)系數(shù)中的至少第一系數(shù)直到所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電 壓達(dá)到所述第一輸出閾值。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測量功率變換器的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)變 量包括測量所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的峰值-峰值偏移； 其中所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的額定穩(wěn)態(tài)值包括所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的額定峰值-峰值 紋波值；以及 其中所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的至少一個(gè)額定穩(wěn)態(tài)值是所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的額定峰 值-峰值紋波值。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述確定所述第一輸出閾值包括將所述第 一輸出閾值設(shè)定為所獲得的經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的額定峰值-峰值紋波值。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始化所述一個(gè)或多個(gè)系數(shù)包括給所 述一個(gè)或多個(gè)系數(shù)賦值，從而實(shí)現(xiàn)下述情況中的一個(gè)或多個(gè)： 接近原點(diǎn)的單個(gè)補(bǔ)償極點(diǎn)；以及 低DC (直流）環(huán)路增益。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)系數(shù)還包括第三系數(shù)； 其中所述調(diào)節(jié)至少所述第一系數(shù)包括增大所述第一系數(shù)和所述第二系數(shù)；以及 其中所述調(diào)節(jié)至少所述第二系數(shù)包括增大所述第三系數(shù)。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括： 在所述增大所述第一系數(shù)和所述第二系數(shù)期間保持所述第三系數(shù)不變。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括： 調(diào)節(jié)所述第一系數(shù)和所述第二系數(shù)，從而使所述第一、第二和第三系數(shù)之和在所述增 大第三系數(shù)期間保持不變。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)所述第一系數(shù)和所述第二系數(shù)包 括： 保持所述第一系數(shù)等于所述第二系數(shù)；以及 當(dāng)所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓超過所述第一輸出閾值時(shí)，保持所述第一、第二和第三系數(shù)之 和等于與所述第一系數(shù)和所述第二系數(shù)的當(dāng)前和相對應(yīng)的值。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測量所述功率變換器的一個(gè)或多個(gè)狀 態(tài)變量包括測量以下一個(gè)或多個(gè)值： 所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓； 在調(diào)節(jié)所述輸出電壓時(shí)由所述功率變換器使用的一個(gè)或多個(gè)控制信號的各個(gè)值；或 響應(yīng)于所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓生成的電感器電流。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)系數(shù)附加地確定由所述補(bǔ) 償函數(shù)定義的補(bǔ)償極點(diǎn)的各自位置。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述環(huán)路增益是DC(直流）環(huán)路增益。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一輸出閾值對應(yīng)于所述功率變換器 可實(shí)現(xiàn)的最小穩(wěn)定經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓紋波。
13. -種用于控制功率變換器的方法，所述方法包括： 初始化補(bǔ)償函數(shù)的環(huán)路增益系數(shù)、補(bǔ)償頻率系數(shù)和補(bǔ)償品質(zhì)因數(shù)系數(shù)； 基于所述環(huán)路增益系數(shù)、所述補(bǔ)償頻率系數(shù)和所述補(bǔ)償品質(zhì)因數(shù)系數(shù)獲得單位增益頻 率； 在所述初始化之后，根據(jù)至少所述補(bǔ)償函數(shù)來操作所述功率變換器，功率調(diào)節(jié)器生成 經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓； 在所述功率變換器的操作期間，指示所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的峰值-峰值偏移何時(shí)超過 第一預(yù)定閾值，以及指示所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓何時(shí)達(dá)到所述第一預(yù)定閾值； 獲得經(jīng)調(diào)節(jié)環(huán)路增益系數(shù)，包括調(diào)節(jié)所述環(huán)路增益系數(shù)直到所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的峰 值-峰值偏移超過所述第一預(yù)定閾值的所述指示；以及 獲得經(jīng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償頻率系數(shù)，包括調(diào)節(jié)所述補(bǔ)償頻率系數(shù)直到所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓達(dá)到 所述第一預(yù)定閾值的所述指示。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括在調(diào)節(jié)所述補(bǔ)償頻率系數(shù)之前調(diào) 節(jié)所述補(bǔ)償品質(zhì)因數(shù)系數(shù)直到獲得指定的補(bǔ)償衰減因子值。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所獲得的所指定的補(bǔ)償衰減因子值基本 為零。
16. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在所述調(diào)節(jié)所述補(bǔ)償頻率系數(shù)期間保持 所述保持品質(zhì)因子系數(shù)不變。
17. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)所述環(huán)路增益系數(shù)包括增大所 述環(huán)路增益系數(shù)。
18. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)所述補(bǔ)償頻率系數(shù)包括減小所 述補(bǔ)償頻率系數(shù)。
19. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一預(yù)定閾值對應(yīng)于測得的所述經(jīng) 調(diào)節(jié)輸出電壓的峰值的平均值。
20. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括監(jiān)控所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的所述 峰值-峰值偏移以檢測所述功率變換器的控制環(huán)路相位裕度何時(shí)減小以及所述控制環(huán)路 何時(shí)處于接近不穩(wěn)定的區(qū)域。
21. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述初始化包括將所述環(huán)路增益系數(shù)設(shè) 置成確保對于所述功率變換器的任何實(shí)際元件值在所述功率變換器的上電之后的穩(wěn)定操 作。
22. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述初始化包括將單個(gè)補(bǔ)償極點(diǎn)設(shè)置為接 近原點(diǎn)。
23. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括在所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的每次斜 坡上升之前執(zhí)行所述初始化、所述調(diào)節(jié)環(huán)路增益系數(shù)以及所述調(diào)節(jié)補(bǔ)償頻率系數(shù)，以解決 隨時(shí)間改變的元件值。
24. -種被配置為根據(jù)補(bǔ)償函數(shù)為功率變換器提供補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)，其中所述功率變換器 被配置為產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓，所述系統(tǒng)包括： 處理器；以及 配置成存儲(chǔ)能由所述處理器執(zhí)行的指令的存儲(chǔ)器元件，用于 初始化補(bǔ)償函數(shù)的一個(gè)或多個(gè)系數(shù)，其中所述一個(gè)或多個(gè)系數(shù)確定由所述補(bǔ)償函數(shù)定 義的DC環(huán)路增益和補(bǔ)償零點(diǎn)的各自位置； 在所述功率變換器的操作期間，獲得所測量的所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的值，以及在已經(jīng) 初始化所述一個(gè)或多個(gè)系數(shù)之后根據(jù)所測量的所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的值確定所述經(jīng)調(diào)節(jié) 輸出電壓的額定穩(wěn)態(tài)值； 基于所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的至少一個(gè)所確定的額定穩(wěn)態(tài)值來確定第一輸出閾值電壓 值； 調(diào)節(jié)所述一個(gè)或多個(gè)系數(shù)中的至少第一系數(shù)直到所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓超過所述第一 輸出閾值；以及 調(diào)節(jié)所述一個(gè)或多個(gè)系數(shù)中的至少第二系數(shù)直到所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓達(dá)到所述第一 輸出閾值；以及
25. 如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 監(jiān)視電路，其被配置成測量所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的峰值-峰值偏移值，以及將所測得 的峰值-峰值偏移值提供給所述處理器作為所測得的所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的值； 其中所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的至少一個(gè)額定穩(wěn)態(tài)值是所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的額定峰 值-峰值紋波值。
26. 如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，為了確定所述第一閾值電壓值，所述指令 還能執(zhí)行用于將所述第一輸出閾值電壓值設(shè)置為超出所確定的所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的額 定峰值-峰值紋波值一指定百分比； 其中存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器元件中的所述指令還能執(zhí)行以繼續(xù)調(diào)節(jié)所述一個(gè)或多個(gè)系數(shù) 的至少第二系數(shù)直到所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓降低至第一輸出閾值之下。
27. 如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，為了初始化所述一個(gè)或多個(gè)系數(shù)，所述指 令還能執(zhí)行以給所述一個(gè)或多個(gè)系數(shù)賦值，從而實(shí)現(xiàn)下述情況中的一個(gè)或多個(gè)： 接近原點(diǎn)的單個(gè)補(bǔ)償極點(diǎn)；以及 低DC環(huán)路增益。
28. 如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)系數(shù)還包括第三系數(shù)； 其中為了調(diào)節(jié)至少第一系數(shù)，所述指令還能執(zhí)行以增大所述第一系數(shù)和所述第二系 數(shù)；以及 其中所述指令還能執(zhí)行以在調(diào)節(jié)所述第二系數(shù)的同時(shí)增大所述第三系數(shù)直到所述經(jīng) 調(diào)節(jié)輸出電壓達(dá)到所述第一輸出閾值。
29. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述指令還能執(zhí)行以在增大所述第一系 數(shù)和所述第二系數(shù)的同時(shí)保持所述第三系數(shù)不變。
30. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述指令還能執(zhí)行以調(diào)節(jié)所述第一系數(shù) 和所述第二系數(shù)，從而使所述第一、第二和第三系數(shù)之和在增大第三系數(shù)的同時(shí)保持不變。
31. 如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于，為了調(diào)節(jié)所述第一系數(shù)和所述第二系數(shù)， 從而使所述第一、第二和第三系數(shù)之和在增大第三系數(shù)的同時(shí)保持不變，所述指令還能執(zhí) 行以： 保持所述第一系數(shù)等于所述第二系數(shù)；以及 當(dāng)所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓第一次超過所述第一輸出閾值時(shí)，保持所述第一、第二和第三 系數(shù)之和等于與所述第一系數(shù)和所述第二系數(shù)的當(dāng)前和相對應(yīng)的值。
32. -種用于控制功率變換器的方法，所述方法包括： 初始化補(bǔ)償函數(shù)的一個(gè)或多個(gè)系數(shù)，其中所述一個(gè)或多個(gè)系數(shù)確定由所述補(bǔ)償函數(shù)定 義的DC環(huán)路增益和補(bǔ)償零點(diǎn)的各自位置； 在所述初始化之后，根據(jù)至少所述補(bǔ)償函數(shù)來操作所述功率變換器，功率變換器生成 經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓； 在所述功率變換器的操作期間測量所述功率變換器的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)變量； 基于所測量的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)變量獲得經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓的額定穩(wěn)態(tài)值； 基于所獲得的經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的至少一個(gè)額定穩(wěn)態(tài)值來確定第一輸出閾值； 調(diào)節(jié)所述一個(gè)或多個(gè)系數(shù)中的至少第一系數(shù)直到所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓超過所述第一 輸出閾值；以及 調(diào)節(jié)所述一個(gè)或多個(gè)系數(shù)中的至少第二系數(shù)直到所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓降低至所述第 一輸出閾值之下。
33. 如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述確定第一輸出閾值包括將所述第一 輸出閾值設(shè)置成高于所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓的可實(shí)現(xiàn)的最小穩(wěn)定經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓紋波值一 指定百分比，在所述可實(shí)現(xiàn)的最小穩(wěn)定經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓紋波值下關(guān)于所述經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓 的抖動(dòng)處于指定限定值內(nèi)。
【文檔編號】H02M3/158GK104092377SQ201410318130
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日:2009年9月21日
【發(fā)明者】D·L·貝克, D·伊安諾普洛斯 申請人:英特賽爾美國股份有限公司