1.一种基于Buck变换器的自适应频率调整在线效率优化控制方法,其特征在于,包括一种定占空比调频算法,该算法为自适应步长调频寻优效率,并基于Buck变换器进行了验证;第一方面,基于Buck变换器的自适应频率调整实时效率优化快速下降控制算法,算法共有两种工作状态:效率寻优正常迭代状态,输入电压切换和输出负载瞬时切换状态;所述的自适应频率调整实时效率优化快速下降控制算法包括:S1:效率寻优迭代状态是指变换器在同一运行状态下,通过自适应频率调整算法来寻找最优开关频率,达到变换器的高效率运行状态;其具体实现步骤如下:(1)给定一个变换器的初始开关频率,生成该初始开关频率生成的PWM波控制,经过一定周期后,采样输入电流的值,初始周期不运行算法,只进行一个采样初始值的操作;将算法的初始电流采样和初始频率设置为上一周期的值,对频率进行一次微调一个常数,作为当前开关频率,然后进入下一次迭代;
(2)以当前频率控制全控管,经过一定周期后采样输入电流设置为当前输入电流,将上一周期频率和当前时刻频率除以寻优频率范围的最大值,将数量级换算和上一周期输入电流和当前时刻输入电流一致;
(3)根据采样到的当前时刻的输入电流以及当前开关频率,与上一时刻的输入电流采样及频率,利用差分方程计算当前时刻的梯度,并利用该梯度进行最速下降法以达到自适应的目的;
(4)将计算出来的离散梯度函数的值与一较小的常数作比较,大于该数则继续第(5)步,反之,则不调整频率,并结束迭代;
(5)根据计算出的梯度计算频率的调整步长;
(6)用计算出来的频率调整的步长,对当前的开关频率进行调整,得到下一时刻的开关频率,输出以该频率的控制PWM波,并将当前输入电流采样和开关频率赋值给上一时刻的值,然后转到第二步进行迭代,直到满足第(4)步的终止条件时结束迭代,此时通过自适应步长频率调整完成了变换器的最优开关频率寻优;
S2:变换器状态发生变化时,快速触发自适应步长频率调整控制算法,达到任意时刻都能实时寻优最优开关频率的目的;
变换器的输入电压Uin和输出负载Ro变化时,能够瞬时触发S1状态,进行快速调整,包括下列控制步骤:(1)采样输出电流的值,当变换器的各个运行参数不变时,此时的输出电流稳定,当S2所述的状态发生时,其输出电流Io会发生改变,所以检测该值是否变化,一旦变化,则进入S2(2)步骤,若没有变化,则继续S1(2)步骤运行;
(2)检测输出电流Io变化超过某一常数值C3,C3的值应略大于输出电流采样的波动范围值,此时就触发使能S1运行状态,使算法的初始时刻状态改变时刻同步,而不是等到下一个算法周期才开始频率寻优,转至S1(1)步骤进行迭代。
2.一种基于Buck变换器的自适应频率调整的装置,其特征在于,包括如权利要求1所述的一种基于Buck变换器的自适应频率调整在线效率优化控制策略,所述装置包括:Buck变换器主电路模块:一个电感L、一个MOSFET全控开关、一个二极管,输出端三个输出电容和输出负载并联、输入端由输入电源和三个稳压电容并联;
隔离采样模块:由一个采样康铜丝、一个隔离芯片、一个运算放大器以及多个用于滤波和放大的电阻和电容组成;
DSP28379D:数字处理器,用于处理数据的采样和算法的实现,用Matlab生成了自适应频率调整实时效率优化快速下降控制算法的C代码,通过CCS将生成的代码烧入DSP中,在DSP中采样输入电流、输出电流后运行算法输出PWM控制信号波;
驱动电路模块:驱动电路模块将DSP输出的控制信号波形带上电压值,变成能够驱动MOSFET管的实际控制PWM。