Boost變換器的控制電壓環(huán)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

李金才

摘 要 平均電流控制是較常見(jiàn)的一種控制方法，它可以工作于CCM和DCM工作方式下，可以在輸入電壓、負(fù)載變化范圍比較大的場(chǎng)合得到質(zhì)量很高的電流波形。文章對(duì)平均電流控制電路的電壓環(huán)的控制參數(shù)進(jìn)行了選擇設(shè)計(jì)，并用改進(jìn)后的遺傳算法對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明，優(yōu)化后，電壓環(huán)的穩(wěn)定性?xún)?yōu)于優(yōu)化設(shè)計(jì)前。

關(guān)鍵詞 電流控制；功率補(bǔ)償；優(yōu)化控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TM714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）14-0040-01

目前，開(kāi)關(guān)電源向高頻率，高效率，數(shù)字化，集成化方向發(fā)展，這是DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制系統(tǒng)委員會(huì)提出更高的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)性能。信號(hào)和大信號(hào)瞬態(tài)分析和DC/DC開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器系統(tǒng)的穩(wěn)定分析和反饋控制電路的設(shè)計(jì)一直是一個(gè)電力電子領(lǐng)域有待解決的問(wèn)題。本文在控制電路小信號(hào)模型的基礎(chǔ)上，分析電壓控制環(huán)的主要作用，選擇合適的適應(yīng)度函數(shù)，對(duì)控制參數(shù)利用改進(jìn)的遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)優(yōu)化后的結(jié)果進(jìn)行了仿真和分析。

1 PFC控制電壓環(huán)結(jié)構(gòu)

電壓環(huán)通過(guò)控制電流基準(zhǔn)、改變電感電流，來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的穩(wěn)定。PWM調(diào)制器的誤差放大器的輸出電流直接控制電感電流的占空比，控制改變平均電感電流。當(dāng)輸出電壓升高，誤差放大器輸出電壓下降而使乘法器的輸出參考電流下降，迫使電感電流減小，輸出電壓下降；當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，輸出電壓誤差放大器會(huì)增加，從而增加了乘法的基準(zhǔn)電流的輸出，電感電流增大，輸出電壓上升。

2 參數(shù)的選擇

一輪遺傳操作完成后，用每個(gè)新種群樣本對(duì)應(yīng)的一組尋優(yōu)參數(shù)計(jì)算其適應(yīng)度值，按從優(yōu)到劣的次序排列，進(jìn)行下一次迭代計(jì)算，直至達(dá)到滿意的性能指標(biāo)（或適應(yīng)度值）。在最后的種群中，選擇適應(yīng)度值最大的一個(gè)樣本，將其字符串解碼，即得到最優(yōu)的參數(shù)值。

3.2 遺傳算法的改進(jìn)設(shè)計(jì)（MGA）

在應(yīng)用遺傳算法優(yōu)化的控制器參數(shù)時(shí)，應(yīng)做到：

1）為克服二進(jìn)制編碼的不足，改用格雷碼進(jìn)行編碼操作。

2）由隨機(jī)數(shù)選擇一個(gè)單獨(dú)的適應(yīng)度值比法有可能無(wú)法反映個(gè)體的適應(yīng)正確，所以改用期望的方法來(lái)代替適應(yīng)度值比法。

3）為提高優(yōu)秀基因模式在一起的可能型，采用兩個(gè)交叉

操作。

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn)了算法如下。

1）進(jìn)一步保護(hù)優(yōu)秀個(gè)體。

每一代種群中適應(yīng)度值最大的個(gè)體進(jìn)入下一代，不參加交叉（變異）。實(shí)現(xiàn)全局收斂，保證優(yōu)秀個(gè)體在交叉（變異）操作中沒(méi)有破壞。

2）自適應(yīng)變異策略。

參考文獻(xiàn)

[1]張占松.高頻開(kāi)關(guān)變換技術(shù)教程[M].北京：機(jī)械工程出版社，2010：13-20.

[2l朱小祥.高頻電子技術(shù)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2012：56-59.

[3]林渭勛.現(xiàn)代電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工程出版社，2006.

[4]關(guān)志華，寇紀(jì)淞，李敏強(qiáng).一種改進(jìn)的遺傳算法Scatter GA.控制與決策2002，17（5）：579-582.endprint

摘 要 平均電流控制是較常見(jiàn)的一種控制方法，它可以工作于CCM和DCM工作方式下，可以在輸入電壓、負(fù)載變化范圍比較大的場(chǎng)合得到質(zhì)量很高的電流波形。文章對(duì)平均電流控制電路的電壓環(huán)的控制參數(shù)進(jìn)行了選擇設(shè)計(jì)，并用改進(jìn)后的遺傳算法對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明，優(yōu)化后，電壓環(huán)的穩(wěn)定性?xún)?yōu)于優(yōu)化設(shè)計(jì)前。

關(guān)鍵詞 電流控制；功率補(bǔ)償；優(yōu)化控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TM714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）14-0040-01

目前，開(kāi)關(guān)電源向高頻率，高效率，數(shù)字化，集成化方向發(fā)展，這是DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制系統(tǒng)委員會(huì)提出更高的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)性能。信號(hào)和大信號(hào)瞬態(tài)分析和DC/DC開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器系統(tǒng)的穩(wěn)定分析和反饋控制電路的設(shè)計(jì)一直是一個(gè)電力電子領(lǐng)域有待解決的問(wèn)題。本文在控制電路小信號(hào)模型的基礎(chǔ)上，分析電壓控制環(huán)的主要作用，選擇合適的適應(yīng)度函數(shù)，對(duì)控制參數(shù)利用改進(jìn)的遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)優(yōu)化后的結(jié)果進(jìn)行了仿真和分析。

1 PFC控制電壓環(huán)結(jié)構(gòu)

電壓環(huán)通過(guò)控制電流基準(zhǔn)、改變電感電流，來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的穩(wěn)定。PWM調(diào)制器的誤差放大器的輸出電流直接控制電感電流的占空比，控制改變平均電感電流。當(dāng)輸出電壓升高，誤差放大器輸出電壓下降而使乘法器的輸出參考電流下降，迫使電感電流減小，輸出電壓下降；當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，輸出電壓誤差放大器會(huì)增加，從而增加了乘法的基準(zhǔn)電流的輸出，電感電流增大，輸出電壓上升。

2 參數(shù)的選擇

一輪遺傳操作完成后，用每個(gè)新種群樣本對(duì)應(yīng)的一組尋優(yōu)參數(shù)計(jì)算其適應(yīng)度值，按從優(yōu)到劣的次序排列，進(jìn)行下一次迭代計(jì)算，直至達(dá)到滿意的性能指標(biāo)（或適應(yīng)度值）。在最后的種群中，選擇適應(yīng)度值最大的一個(gè)樣本，將其字符串解碼，即得到最優(yōu)的參數(shù)值。

3.2 遺傳算法的改進(jìn)設(shè)計(jì)（MGA）

在應(yīng)用遺傳算法優(yōu)化的控制器參數(shù)時(shí)，應(yīng)做到：

1）為克服二進(jìn)制編碼的不足，改用格雷碼進(jìn)行編碼操作。

2）由隨機(jī)數(shù)選擇一個(gè)單獨(dú)的適應(yīng)度值比法有可能無(wú)法反映個(gè)體的適應(yīng)正確，所以改用期望的方法來(lái)代替適應(yīng)度值比法。

3）為提高優(yōu)秀基因模式在一起的可能型，采用兩個(gè)交叉

操作。

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn)了算法如下。

1）進(jìn)一步保護(hù)優(yōu)秀個(gè)體。

每一代種群中適應(yīng)度值最大的個(gè)體進(jìn)入下一代，不參加交叉（變異）。實(shí)現(xiàn)全局收斂，保證優(yōu)秀個(gè)體在交叉（變異）操作中沒(méi)有破壞。

2）自適應(yīng)變異策略。

參考文獻(xiàn)

[1]張占松.高頻開(kāi)關(guān)變換技術(shù)教程[M].北京：機(jī)械工程出版社，2010：13-20.

[2l朱小祥.高頻電子技術(shù)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2012：56-59.

[3]林渭勛.現(xiàn)代電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工程出版社，2006.

[4]關(guān)志華，寇紀(jì)淞，李敏強(qiáng).一種改進(jìn)的遺傳算法Scatter GA.控制與決策2002，17（5）：579-582.endprint

摘 要 平均電流控制是較常見(jiàn)的一種控制方法，它可以工作于CCM和DCM工作方式下，可以在輸入電壓、負(fù)載變化范圍比較大的場(chǎng)合得到質(zhì)量很高的電流波形。文章對(duì)平均電流控制電路的電壓環(huán)的控制參數(shù)進(jìn)行了選擇設(shè)計(jì)，并用改進(jìn)后的遺傳算法對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明，優(yōu)化后，電壓環(huán)的穩(wěn)定性?xún)?yōu)于優(yōu)化設(shè)計(jì)前。

關(guān)鍵詞 電流控制；功率補(bǔ)償；優(yōu)化控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TM714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）14-0040-01

目前，開(kāi)關(guān)電源向高頻率，高效率，數(shù)字化，集成化方向發(fā)展，這是DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制系統(tǒng)委員會(huì)提出更高的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)性能。信號(hào)和大信號(hào)瞬態(tài)分析和DC/DC開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器系統(tǒng)的穩(wěn)定分析和反饋控制電路的設(shè)計(jì)一直是一個(gè)電力電子領(lǐng)域有待解決的問(wèn)題。本文在控制電路小信號(hào)模型的基礎(chǔ)上，分析電壓控制環(huán)的主要作用，選擇合適的適應(yīng)度函數(shù)，對(duì)控制參數(shù)利用改進(jìn)的遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)優(yōu)化后的結(jié)果進(jìn)行了仿真和分析。

1 PFC控制電壓環(huán)結(jié)構(gòu)

電壓環(huán)通過(guò)控制電流基準(zhǔn)、改變電感電流，來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的穩(wěn)定。PWM調(diào)制器的誤差放大器的輸出電流直接控制電感電流的占空比，控制改變平均電感電流。當(dāng)輸出電壓升高，誤差放大器輸出電壓下降而使乘法器的輸出參考電流下降，迫使電感電流減小，輸出電壓下降；當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，輸出電壓誤差放大器會(huì)增加，從而增加了乘法的基準(zhǔn)電流的輸出，電感電流增大，輸出電壓上升。

2 參數(shù)的選擇

一輪遺傳操作完成后，用每個(gè)新種群樣本對(duì)應(yīng)的一組尋優(yōu)參數(shù)計(jì)算其適應(yīng)度值，按從優(yōu)到劣的次序排列，進(jìn)行下一次迭代計(jì)算，直至達(dá)到滿意的性能指標(biāo)（或適應(yīng)度值）。在最后的種群中，選擇適應(yīng)度值最大的一個(gè)樣本，將其字符串解碼，即得到最優(yōu)的參數(shù)值。

3.2 遺傳算法的改進(jìn)設(shè)計(jì)（MGA）

在應(yīng)用遺傳算法優(yōu)化的控制器參數(shù)時(shí)，應(yīng)做到：

1）為克服二進(jìn)制編碼的不足，改用格雷碼進(jìn)行編碼操作。

2）由隨機(jī)數(shù)選擇一個(gè)單獨(dú)的適應(yīng)度值比法有可能無(wú)法反映個(gè)體的適應(yīng)正確，所以改用期望的方法來(lái)代替適應(yīng)度值比法。

3）為提高優(yōu)秀基因模式在一起的可能型，采用兩個(gè)交叉

操作。

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn)了算法如下。

1）進(jìn)一步保護(hù)優(yōu)秀個(gè)體。

每一代種群中適應(yīng)度值最大的個(gè)體進(jìn)入下一代，不參加交叉（變異）。實(shí)現(xiàn)全局收斂，保證優(yōu)秀個(gè)體在交叉（變異）操作中沒(méi)有破壞。

2）自適應(yīng)變異策略。

參考文獻(xiàn)

[1]張占松.高頻開(kāi)關(guān)變換技術(shù)教程[M].北京：機(jī)械工程出版社，2010：13-20.

[2l朱小祥.高頻電子技術(shù)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2012：56-59.

[3]林渭勛.現(xiàn)代電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工程出版社，2006.

[4]關(guān)志華，寇紀(jì)淞，李敏強(qiáng).一種改進(jìn)的遺傳算法Scatter GA.控制與決策2002，17（5）：579-582.endprint