本發(fā)明涉及非線性系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種Buck-Boost矩陣變換器穩(wěn)定性判定方法及裝置。

背景技術(shù)：

Buck-Boost矩陣變換器(Buck-Boost Matrix Converter,BBMC)是一種具有高電壓傳輸比及直接輸出高品質(zhì)正弦波等系列優(yōu)點的新型電力變換器。然而該變換器因?qū)僮兘Y(jié)構(gòu)強非線性系統(tǒng)，在一定條件下會出現(xiàn)奇異或不規(guī)則現(xiàn)象，如次諧波、間歇性不穩(wěn)定及電磁噪聲過大等復(fù)雜行為，直接影響到整個系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，因此，開展該變換器的穩(wěn)定性研究具有重要意義。

目前在有關(guān)Buck-Boost矩陣變換器的穩(wěn)定性方面已開展了一些研究工作，并從不同角度提出了一些分析方法。如狀態(tài)空間平均法、小信號分析法、解析法及描述函數(shù)法等。其中狀態(tài)空間平均法、小信號分析法和解析法都是通過對非線性系統(tǒng)的近似線性化處理建立其等效數(shù)學(xué)模型，然后借助Jacobian矩陣對系統(tǒng)平衡點的穩(wěn)定性進(jìn)行判定。

但是，上述方法因為無法克服Buck-Boost矩陣變換器的強非線性，從而導(dǎo)致判定變換器穩(wěn)定性的結(jié)果準(zhǔn)確性不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種Buck-Boost矩陣變換器穩(wěn)定性判定方法及裝置。

本發(fā)明的第一個方面提供一種Buck-Boost矩陣變換器穩(wěn)定性判定方法，包括：

根據(jù)狀態(tài)微分方程和關(guān)系信息，獲得所述Buck-Boost矩陣變換器的離散迭代映射模型；

其中，所述狀態(tài)微分方程表征Buck-Boost矩陣變換器的狀態(tài)；所述關(guān)系信息表征所述Buck-Boost矩陣變換器中功率開關(guān)占空比與電壓反饋系數(shù)及電流比例系數(shù)的關(guān)系；

根據(jù)所述離散迭代映射模型獲得所述Buck-Boost矩陣變換器在穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出電壓信息；

在穩(wěn)定狀態(tài)下，根據(jù)所述輸出電壓信息獲取所述Buck-Boost矩陣變換器的每個電路參數(shù)的取值范圍；

逐次確定每個電路參數(shù)中任意一個電路參數(shù)的采樣數(shù)據(jù)；所述采樣數(shù)據(jù)屬于所述電路參數(shù)的取值范圍；

在所述Buck-Boost矩陣變換器工作于穩(wěn)定狀態(tài)時，分別獲取每個所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍；所述采樣取值范圍為每個所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)及電流比例系數(shù)的取值范圍；

根據(jù)每個所述采樣數(shù)據(jù)和所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍，確定每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖；

在所述Buck-Boost矩陣變換器處于穩(wěn)定狀態(tài)時，根據(jù)每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖，確定每個所述電路參數(shù)及每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)與電流比例系數(shù)的取值范圍。

較佳地，在所述根據(jù)狀態(tài)微分方程和關(guān)系信息，獲得所述Buck-Boost矩陣變換器的離散迭代映射模型之前，還包括：

建立所述Buck-Boost矩陣變換器的狀態(tài)微分方程；

確定所述Buck-Boost矩陣變換器中功率開關(guān)占空比與電壓反饋系數(shù)及電流比例系數(shù)間的關(guān)系信息。

較佳地，所述逐次確定每個電路參數(shù)中任意一個電路參數(shù)的采樣數(shù)據(jù)，包括：

逐次在所述每個電路參數(shù)中任意一個電路參數(shù)的取值范圍內(nèi)獲取n個數(shù)據(jù)；

所述在所述Buck-Boost矩陣變換器工作于穩(wěn)定狀態(tài)時，分別獲取每個所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍，包括：

分別獲得所述Buck-Boost矩陣變換器工作于穩(wěn)定狀態(tài)時，所述n個數(shù)據(jù)中每個數(shù)據(jù)所對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)及電流比例系數(shù)的取值范圍；所述n為自然數(shù)；

所述根據(jù)每個所述采樣數(shù)據(jù)和所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍，確定所述每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖，包括：

根據(jù)所述每個電路參數(shù)的n個數(shù)據(jù)以及所述n個數(shù)據(jù)中每個數(shù)據(jù)對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)及電流比例系數(shù)的取值范圍，確定所述每個電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖。

較佳地，所述建立所述Buck-Boost矩陣變換器的狀態(tài)微分方程，包括：

根據(jù)所述Buck-Boost矩陣變換器的主電路結(jié)構(gòu)，分別建立所述Buck-Boost矩陣變換器在其功率開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)下的狀態(tài)微分方程；所述狀態(tài)微分方程符合基爾霍夫定律；

所述Buck-Boost矩陣變換器的主電路結(jié)構(gòu)，包含功率開關(guān)管、二極管、電感、電容及負(fù)載電阻。

較佳地，所述確定所述Buck-Boost矩陣變換器中功率開關(guān)占空比與電壓反饋系數(shù)及電流比例系數(shù)間的關(guān)系信息，包括：

獲取所述Buck-Boost矩陣變換器處于穩(wěn)定狀態(tài)時，獲取所述Buck-Boost矩陣變換器的功率開關(guān)的占空比D；

所述穩(wěn)定狀態(tài)為在任何瞬間的實際輸出電壓u_o與其對應(yīng)的參考輸出電壓u_ref保持一致，則占空比D為：

其中，所述E為輸入電源電壓；

獲取所述Buck-Boost矩陣變換器實際運行時功率開關(guān)占空比的調(diào)整值Δd；

采集所述Buck-Boost矩陣變換器的實際輸出電壓值u_o與電感電流i_L，由式(2)獲得所述Buck-Boost矩陣變換器在實際運行時其功率開關(guān)的占空比調(diào)整值Δd為：

Δd＝K₁(u_ref-u_o)-K₂i_L (2)

式中：Δd為占空比調(diào)整值，K₁為電壓反饋系數(shù)，K₂為電流比例系數(shù)；

獲取所述Buck-Boost矩陣變換器實際運行時功率開關(guān)的占空比d；

由式(1)和式(2)得到所述Buck-Boost矩陣變換器實際運行時功率開關(guān)的占空比d為：

d＝D+Δd (3)

較佳地，所述根據(jù)所述離散迭代映射模型獲得所述Buck-Boost矩陣變換器在穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出電壓信息，包括：

將所述Buck-Boost矩陣變換器中電感電流和電容電壓作為系統(tǒng)狀態(tài)變量，根據(jù)所述Buck-Boost矩陣變換器的狀態(tài)微分方程和占空比關(guān)系式得到所述離散迭代映射模型為：

其中：所述i_n和所述u_n分別為電感電流和電容電壓在功率開關(guān)的開關(guān)周期整數(shù)倍nT(n為自然數(shù))時刻的采樣值，d_n為Buck-Boost矩陣變換器實際運行時功率開關(guān)的占空比在nT時刻的采樣值，t_n＝d_nT，t_n′＝T-t_n，M₁＝(a₁cos(wt_n′)+a₂sin(wt_n′))，M₂＝(a₁k+a₂w)cos(wt_n′)，M₃＝(a₂k-a₁w)sin(wt_n′)，L、C和R分別為該變換器的橋臂電感、橋臂電容和負(fù)載電阻。

較佳地，所述輸出電壓信息，具體包括：

輸出電壓波形在任意時刻的采樣值u_n與其對應(yīng)的參考值u_ref(n)滿足如下關(guān)系：

|u_n-u_ref(n)|＜ε (5)

式中：ε為任意小的正數(shù)。

較佳地，所述電路參數(shù)包括：電感、電容和負(fù)載電阻。

較佳地，所述在穩(wěn)定狀態(tài)下，根據(jù)所述輸出電壓信息獲取所述Buck-Boost矩陣變換器的每個電路參數(shù)的取值范圍，包括：

在所述電感、所述電容和所述負(fù)載電阻3個所述電路參數(shù)中任選一個作為變化參數(shù)，其余兩個所述電路參數(shù)保持不變；

配置所述變化參數(shù)的一個取值，且滿足式(5)；

按預(yù)設(shè)步長將所述變化參數(shù)的一個取值依次遞增，直至不能滿足式(5)，則所述變化參數(shù)對應(yīng)的取值為所述電路參數(shù)的上限值；

按所述預(yù)設(shè)步長將所述變化參數(shù)的一個取值依次遞減，直到不能滿足式(5)，則所述變化參數(shù)對應(yīng)的取值為所述電路參數(shù)的下限值；

根據(jù)所述下限值和所述上限值確定每個所述電路參數(shù)的取值范圍；

判斷確定每個所述電路參數(shù)的取值范圍是否都已確定，若是，運算過程結(jié)束。

較佳地，在所述Buck-Boost矩陣變換器工作于穩(wěn)定狀態(tài)時，分別獲取每個所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍，包括：

步驟10-1：在所述電感、所述電容和所述負(fù)載電阻3個所述電路參數(shù)中依次選取一個為變化參數(shù)，其余兩個所述電路參數(shù)保持不變；

步驟10-2：在所述變化參數(shù)的取值范圍內(nèi)選取一個數(shù)據(jù)；

步驟10-3：先固定一個K₁值，再選取一個K₂值，要求滿足式(5)；

步驟10-4：按預(yù)定步長將K₂值依次遞增，直到不滿足式(5)，則所對應(yīng)的K₂值便是K₂的上限值；

步驟10-5：按所述預(yù)定步長將K₂值依次遞減，直到不滿足式(5)，則所對應(yīng)的K₂值便是K₂的下限值；

步驟10-6：根據(jù)所述K₂的下限值和上限值確定所述K₂的取值范圍；

步驟10-7：按預(yù)設(shè)步長將K₁值依次遞增，再選取一個K₂值，若滿足式(5)，則重復(fù)步驟10-4～步驟10-6；否則所對應(yīng)的K₁值便是K₁的上限值；

步驟10-8：按預(yù)設(shè)步長將K₁值依次遞減，再選取一個K₂值，若滿足式(5)，則重復(fù)步驟10-4～步驟10-6；否則所對應(yīng)的K₁值便是K₁的下限值；

步驟10-9：根據(jù)所述K₁的下限值和上限值確定所述K₁的取值范圍；

步驟10-10：判斷該變化參數(shù)的所有采樣數(shù)據(jù)所對應(yīng)的采樣取值范圍是否都已確定，若是，執(zhí)行步驟10-11；否則，重復(fù)步驟10-3～步驟10-9；

步驟10-11：判斷每個所述電路參數(shù)的采樣數(shù)據(jù)所對應(yīng)的采樣取值范圍是否都已確定，若是，運算過程結(jié)束。

本發(fā)明的第二個方面提供一種Buck-Boost矩陣變換器穩(wěn)定性判定裝置，包括：

獲取模塊，用于根據(jù)狀態(tài)微分方程和關(guān)系信息，獲得所述Buck-Boost矩陣變換器的離散迭代映射模型；

其中，所述狀態(tài)微分方程表征Buck-Boost矩陣變換器的狀態(tài)；所述關(guān)系信息表征所述Buck-Boost矩陣變換器中功率開關(guān)占空比與電壓反饋系數(shù)及電流比例系數(shù)的關(guān)系；

電壓輸出模塊，用于根據(jù)所述離散迭代映射模型獲得所述Buck-Boost矩陣變換器在穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出電壓信息；

取值模塊，用于在穩(wěn)定狀態(tài)下，根據(jù)所述輸出電壓信息獲取所述Buck-Boost矩陣變換器的每個電路參數(shù)的取值范圍；

采樣模塊，用于逐次確定每個電路參數(shù)中任意一個電路參數(shù)的采樣數(shù)據(jù)；所述采樣數(shù)據(jù)屬于所述電路參數(shù)的取值范圍；

在所述Buck-Boost矩陣變換器工作于穩(wěn)定狀態(tài)時，分別獲取每個所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍；所述采樣取值范圍為每個所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)及電流比例系數(shù)的取值范圍；

處理模塊，用于根據(jù)每個所述采樣數(shù)據(jù)和所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍，確定每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖；在所述Buck-Boost矩陣變換器在穩(wěn)定狀態(tài)時，根據(jù)每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖，確定每個所述電路參數(shù)及每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)與電流比例系數(shù)的取值范圍。

本實施例提供的Buck-Boost矩陣變換器穩(wěn)定性判定方法及裝置，通過穩(wěn)定性判裝置根據(jù)狀態(tài)微分方程和關(guān)系信息，獲得該矩陣變換器的離散迭代映射模型；之后該裝置根據(jù)所述離散迭代映射模型獲得該矩陣變換器在穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出電壓信息；在穩(wěn)定狀態(tài)下，該裝置根據(jù)所述輸出電壓信息獲取該矩陣變換器的每個電路參數(shù)的取值范圍；該裝置逐次確定每個電路參數(shù)中任意一個電路參數(shù)的采樣數(shù)據(jù)；所述采樣數(shù)據(jù)屬于所述電路參數(shù)的取值范圍；在該矩陣變換器工作于穩(wěn)定狀態(tài)時，該裝置分別獲取每個所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍；所述采樣取值范圍為每個所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)及電流比例系數(shù)的取值范圍；進(jìn)而該裝置根據(jù)每個所述采樣數(shù)據(jù)和所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍，確定每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖；在該矩陣變換器在穩(wěn)定狀態(tài)時，該裝置根據(jù)每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖，以確定每個所述電路參數(shù)及每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)與電流比例系數(shù)的取值范圍，為實現(xiàn)Buck-Boost矩陣變換器的穩(wěn)定運行奠定基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明Buck-Boost矩陣變換器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種Buck-Boost矩陣變換器穩(wěn)定性判定方法流程圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的一種基于電壓電流模式控制的單相Buck-Boost DC/DC變換器原理圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的另一種Buck-Boost矩陣變換器穩(wěn)定性判定方法流程圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的一種獲取采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍的流程示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的一種Buck-Boost矩陣變換器穩(wěn)定性判定裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

參見圖1，圖1為本發(fā)明Buck-Boost矩陣變換器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。該變換器由整流級和逆變級兩部分組成，其整流級為一個3/2相矩陣變換器，它將三相交流整流成PWM調(diào)制的直流電壓；逆變級則為三相Buck-Boost逆變器的結(jié)構(gòu)形式，其特點是通過調(diào)節(jié)占空比，可實現(xiàn)其輸出電壓的任意調(diào)節(jié)。然而由于該變換器的逆變級屬變結(jié)構(gòu)強非線性系統(tǒng)，在一定條件下會出現(xiàn)次諧波、間歇性不穩(wěn)定及不規(guī)則電磁噪聲等復(fù)雜行為，直接影響到系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，因此其后針對該變換器的穩(wěn)定性研究主要以其逆變級為研究對象。

圖2為本發(fā)明所提供的一種Buck-Boost矩陣變換器穩(wěn)定性判定方法流程圖。參見圖2，該方法包括以下步驟：

步驟100、根據(jù)狀態(tài)微分方程和關(guān)系信息，獲得所述Buck-Boost矩陣變換器的離散迭代映射模型；

其中，所述狀態(tài)微分方程表征Buck-Boost矩陣變換器的狀態(tài)；所述關(guān)系信息表征所述Buck-Boost矩陣變換器中功率開關(guān)占空比與電壓反饋系數(shù)及電流比例系數(shù)的關(guān)系；

步驟101、根據(jù)所述離散迭代映射模型獲得所述Buck-Boost矩陣變換器在穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出電壓信息；

步驟102、在穩(wěn)定狀態(tài)下，根據(jù)所述輸出電壓信息獲取所述Buck-Boost矩陣變換器的每個電路參數(shù)的取值范圍；

步驟103、逐次確定每個電路參數(shù)中任意一個電路參數(shù)的采樣數(shù)據(jù)；所述采樣數(shù)據(jù)屬于所述電路參數(shù)的取值范圍；

步驟104、在所述Buck-Boost矩陣變換器工作于穩(wěn)定狀態(tài)時，分別獲取每個所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍；

具體的，所述采樣取值范圍為每個所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)及電流比例系數(shù)的取值范圍；

步驟105、根據(jù)每個所述采樣數(shù)據(jù)和所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍，確定每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖；

步驟106、在所述Buck-Boost矩陣變換器在穩(wěn)定狀態(tài)時，根據(jù)每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖，確定每個所述電路參數(shù)及每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)與電流比例系數(shù)的取值范圍。

本實施例提供的Buck-Boost矩陣變換器穩(wěn)定性判定方法，通過穩(wěn)定性判定裝置根據(jù)狀態(tài)微分方程和關(guān)系信息，獲得該矩陣變換器的離散迭代映射模型；之后該裝置根據(jù)所述離散迭代映射模型獲得該矩陣變換器在穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出電壓信息；在穩(wěn)定狀態(tài)下，該裝置根據(jù)所述輸出電壓信息獲取該矩陣變換器的每個電路參數(shù)的取值范圍；該裝置逐次確定每個電路參數(shù)中任意一個電路參數(shù)的采樣數(shù)據(jù)；所述采樣數(shù)據(jù)屬于所述電路參數(shù)的取值范圍；在該矩陣變換器工作于穩(wěn)定狀態(tài)時，該裝置分別獲取每個所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍；所述采樣取值范圍為每個所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)及電流比例系數(shù)的取值范圍；進(jìn)而該裝置根據(jù)每個所述采樣數(shù)據(jù)和所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍，確定每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖；在該矩陣變換器在穩(wěn)定狀態(tài)時，該裝置根據(jù)每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖，以確定每個所述電路參數(shù)及每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)與電流比例系數(shù)的取值范圍，為實現(xiàn)Buck-Boost矩陣變換器的穩(wěn)定運行奠定基礎(chǔ)。

圖3為本發(fā)明實施例提供的一種基于電壓電流模式控制的單相Buck-Boost DC/DC變換器原理圖。參見圖3，其基本原理為：采集Buck-Boost變換器的實際輸出電壓u_o和電感電流i_L，先將其實際輸出電壓u_o與其對應(yīng)的參考輸出電壓u_ref進(jìn)行比較，其偏差(u_ref-u_o)乘以電壓反饋系數(shù)K₁得到輸出電壓反饋量K₁(u_ref-u_o)，再將該電壓反饋量和電感電流i_L與其比例系數(shù)K₂的乘積K₂i_L相減，其差作為該變換器功率開關(guān)占空比的調(diào)整值Δd，即：Δd＝K₁(u_ref-u_o)-K₂i_L；再將該占空比的調(diào)整值與變換器穩(wěn)態(tài)工作時的占空比D求和，即得到該變換器功率開關(guān)的實際占空比d，即d＝D+Δd，根據(jù)該占空比d并經(jīng)PWM驅(qū)動來控制功率開關(guān)T₁和T₂的導(dǎo)通或關(guān)斷。

在圖2的基礎(chǔ)上，圖4為本發(fā)明所提供的另一種Buck-Boost矩陣變換器穩(wěn)定性判定方法流程圖。參見圖4，在步驟100之前，還包括：

步驟107、建立所述Buck-Boost矩陣變換器的狀態(tài)微分方程；

步驟108、確定所述Buck-Boost矩陣變換器中功率開關(guān)占空比與電壓反饋系數(shù)及電流比例系數(shù)間的關(guān)系信息。

具體的，在建立Buck-Boost矩陣變換器的狀態(tài)微分方程時，將Buck-Boost矩陣變換器中所有電路元器件視為理想器件，輸入電源視為理想電源；所述電路元器件包括：功率開關(guān)管、二極管、電感、電容及負(fù)載電阻；鑒于Buck-Boost矩陣變換器的逆變級由三個結(jié)構(gòu)完全相同的Buck-Boost DC/DC變換器組成，因而在以下分析中以其中一相為例。

以Buck-Boost DC/DC變換器中電感電流和電容電壓為系統(tǒng)狀態(tài)變量，針對該變換器在功率開關(guān)處于導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)下，根據(jù)基爾霍夫定律建立其狀態(tài)微分方程，分別如式(1)和式(2)所示：

x&＝A₁x+B₁E (1)

x&＝A₂x+B₂E (2)

式中：為系統(tǒng)狀態(tài)向量，E為Buck-Boost DC/DC變換器的輸入電源電壓；L、C和R分別為該變換器的電感、電容和負(fù)載電阻。

可選地，步驟103的一種可能的實現(xiàn)方式為：

步驟103a、逐次在所述每個電路參數(shù)中任意一個電路參數(shù)的取值范圍內(nèi)獲取n個數(shù)據(jù)；

相應(yīng)地，步驟104的一種可能的實現(xiàn)方式為：

步驟104a、分別獲得所述Buck-Boost矩陣變換器工作于穩(wěn)定狀態(tài)時，所述n個數(shù)據(jù)中每個數(shù)據(jù)所對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)及電流比例系數(shù)的取值范圍；所述n為自然數(shù)；

相應(yīng)地，步驟105的一種可能的實現(xiàn)方式為：

步驟105a、根據(jù)所述每個電路參數(shù)的n個數(shù)據(jù)以及所述n個數(shù)據(jù)中每個數(shù)據(jù)對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)及電流比例系數(shù)的取值范圍，確定所述每個電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖。

進(jìn)一步地，步驟107的一種可能的實現(xiàn)方式：

步驟107a、根據(jù)所述Buck-Boost矩陣變換器的主電路結(jié)構(gòu)，分別建立所述Buck-Boost矩陣變換器在其功率開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)下的狀態(tài)微分方程；所述狀態(tài)微分方程符合基爾霍夫定律；

所述Buck-Boost矩陣變換器的主電路結(jié)構(gòu)，包含功率開關(guān)管、二極管、電感、電容及負(fù)載電阻。

具體的，可以將所述Buck-Boost矩陣變換器中所有電路元器件視為理想器件，輸入電源視為理想電源。

可選地，步驟108的一種可能的實現(xiàn)方式：

步驟108a、獲取所述Buck-Boost矩陣變換器處于穩(wěn)定狀態(tài)時，獲取所述Buck-Boost矩陣變換器的功率開關(guān)的占空比D；

具體的，所述穩(wěn)定狀態(tài)為在任何瞬間的實際輸出電壓u_o與其對應(yīng)的參考輸出電壓u_ref保持一致，則占空比D為：

其中，所述E為輸入電源電壓；

步驟108b、獲取所述Buck-Boost矩陣變換器實際運行時功率開關(guān)占空比的調(diào)整值Δd；

進(jìn)一步地，計算Buck-Boost矩陣變換器實際運行時功率開關(guān)占空比的調(diào)整值Δd。

Buck-Boost矩陣變換器在實際運行時，因其參考輸出電壓在不斷變化，因而要求其功率開關(guān)的占空比也隨之不斷變化，以使變換器的實際輸出電壓保持對其參考輸出電壓的跟蹤。然而由于電感電流與電容電壓不能突變，在變換器實際輸出電壓對其參考電壓的跟蹤中會產(chǎn)生一定的跟蹤誤差。為此，本發(fā)明基于電壓電流模式控制方法，通過采集Buck-Boost矩陣變換器的實際輸出電壓值u_o與電感電流i_L。

步驟108c、采集所述Buck-Boost矩陣變換器的實際輸出電壓值u_o與電感電流i_L，由式(4)獲得所述Buck-Boost矩陣變換器在實際運行時其功率開關(guān)的占空比調(diào)整值Δd為：

Δd＝K₁(u_ref-u_o)-K₂i_L (4)

式中：Δd為占空比調(diào)整值，K₁為電壓反饋系數(shù)，K₂為電流比例系數(shù)；

步驟108d、獲取所述Buck-Boost矩陣變換器實際運行時功率開關(guān)的占空比d；

具體的，由式(3)和式(4)得到所述Buck-Boost矩陣變換器實際運行時功率開關(guān)的占空比d為：

d＝D+Δd (5)

進(jìn)一步地，構(gòu)建Buck-Boost矩陣變換器的離散迭代映射模型。

①求系統(tǒng)狀態(tài)方程組中矩陣A₁和A₂的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣。

求取矩陣A₁和A₂的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣如下：

式中：

②分別對狀態(tài)微分方程(1)和(2)求解，可得：

式中：t₁＝dT為功率開關(guān)T₁在一個開關(guān)周期T內(nèi)的導(dǎo)通時間，t₂為對應(yīng)的關(guān)斷時間。

進(jìn)一步地，步驟101的一種可能的實現(xiàn)方式：

步驟101a、將所述Buck-Boost矩陣變換器中電感電流和電容電壓作為系統(tǒng)狀態(tài)變量，根據(jù)所述Buck-Boost矩陣變換器的狀態(tài)微分方程和占空比關(guān)系式得到所述離散迭代映射模型為：

其中：所述i_n和所述u_n分別為電感電流和電容電壓在功率開關(guān)的開關(guān)周期整數(shù)倍nT(n為自然數(shù))時刻的采樣值，d_n為Buck-Boost矩陣變換器實際運行時功率開關(guān)的占空比在nT時刻的采樣值，t_n＝d_nT，t_n′＝T-t_n，M₁＝(a₁cos(wt_n′)+a₂sin(wt_n′))，M₂＝(a₁k+a₂w)cos(wt_n′)，M₃＝(a₂k-a₁w)sin(wt_n′)，L、C和R分別為該變換器的橋臂電感、橋臂電容和負(fù)載電阻。

可選地，對于上述實施例中涉及的輸出電壓信息，具體包括：

輸出電壓波形在任意時刻的采樣值u_n與其對應(yīng)的參考值u_ref(n)滿足如下關(guān)系：

|u_n-u_ref(n)|＜ε (11)

式中：ε為任意小的正數(shù)。

進(jìn)一步地，由于所述電路參數(shù)包括：電感、電容和負(fù)載電阻，相應(yīng)地，步驟102的一種可能的實現(xiàn)方式為：

在所述電感、所述電容和所述負(fù)載電阻3個所述電路參數(shù)中任選一個作為變化參數(shù)，其余兩個所述電路參數(shù)保持不變；

步驟102a、配置所述變化參數(shù)的一個取值，且滿足式(11)；

步驟102b、按預(yù)設(shè)步長將所述變化參數(shù)的一個取值依次遞增，直至不能滿足式(11)，則所述變化參數(shù)對應(yīng)的取值為所述電路參數(shù)的上限值；

步驟102c、按所述預(yù)設(shè)步長將所述變化參數(shù)的一個取值依次遞減，直到不能滿足式(11)，則所述變化參數(shù)對應(yīng)的取值為所述電路參數(shù)的下限值；

步驟102d、根據(jù)所述下限值和所述上限值確定每個所述電路參數(shù)的取值范圍；

步驟102e、判斷確定每個所述電路參數(shù)的取值范圍是否都已確定，若是，運算過程結(jié)束。

圖5為本發(fā)明實施例提供的一種獲取采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍的流程示意圖，參照圖5，該方法給出了一種步驟104的實現(xiàn)方式：

步驟10-1：在所述電感、所述電容和所述負(fù)載電阻3個所述電路參數(shù)中依次選取一個為變化參數(shù)，其余兩個所述電路參數(shù)保持不變；

步驟10-2：在所述變化參數(shù)的取值范圍內(nèi)選取一個數(shù)據(jù)；

步驟10-3：先固定一個K₁值，再選取一個K₂值，要求滿足式(11)；

步驟10-4：按預(yù)定步長將K₂值依次遞增，直到不滿足式(11)，則所對應(yīng)的K₂值便是K₂的上限值；

步驟10-5：按所述預(yù)定步長將K₂值依次遞減，直到不滿足式(11)，則所對應(yīng)的K₂值便是K₂的下限值；

步驟10-6：根據(jù)所述K₂的下限值和上限值確定所述K₂的取值范圍；

步驟10-7：按預(yù)設(shè)步長將K₁值依次遞增，再選取一個K₂值，若滿足式(11)，則重復(fù)步驟10-4～步驟10-6；否則所對應(yīng)的K₁值便是K₁的上限值；

步驟10-8：按預(yù)設(shè)步長將K₁值依次遞減，再選取一個K₂值，若滿足式(11)，則重復(fù)步驟10-4～步驟10-6；否則所對應(yīng)的K₁值便是K₁的下限值；

步驟10-9：根據(jù)所述K₁的下限值和上限值確定所述K₁的取值范圍；

步驟10-10：判斷該變化參數(shù)的所有采樣數(shù)據(jù)所對應(yīng)的采樣取值范圍是否都已確定，若是，執(zhí)行步驟10-11；否則，重復(fù)步驟10-3～步驟10-9；

步驟10-11：判斷每個所述電路參數(shù)的采樣數(shù)據(jù)所對應(yīng)的采樣取值范圍是否都已確定，若是，運算過程結(jié)束。

對于步驟106，其中獲取每個電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖，一種可能的實現(xiàn)方式為：

分別以電路參數(shù)和電壓反饋系數(shù)K₁及電流比例系數(shù)K₂為三維空間坐標(biāo)軸，依次根據(jù)每個電路參數(shù)的n個數(shù)據(jù)及其每個數(shù)據(jù)對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)K₁與電流比例系數(shù)K₂的取值范圍在相應(yīng)的三維空間坐標(biāo)中繪成n個平面，由該n個平面構(gòu)成相應(yīng)的三維立體圖，便是該電路參數(shù)所對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖。

進(jìn)一步地，根據(jù)每個電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖，即可確定Buck-Boost矩陣變換器處于穩(wěn)定狀態(tài)時各電路參數(shù)及其對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)K₁與電流比例系數(shù)K₂的取值范圍。

本實施例還提供一種Buck-Boost矩陣變換器穩(wěn)定性判定裝置，以執(zhí)行上述各個實施例提供的步驟并實現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)效果，圖6為本發(fā)明實施例提供的一種Buck-Boost矩陣變換器穩(wěn)定性判定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖6，該裝置包括：獲取模塊200、電壓輸出模塊201、取值模塊202、采樣模塊203和處理模塊204；

獲取模塊200，用于根據(jù)狀態(tài)微分方程和關(guān)系信息，獲得所述Buck-Boost矩陣變換器的離散迭代映射模型；

其中，所述狀態(tài)微分方程表征Buck-Boost矩陣變換器的狀態(tài)；所述關(guān)系信息表征所述Buck-Boost矩陣變換器中功率開關(guān)占空比與電壓反饋系數(shù)及電流比例系數(shù)的關(guān)系；

電壓輸出模塊201，用于根據(jù)所述離散迭代映射模型獲得所述Buck-Boost矩陣變換器在穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出電壓信息；

取值模塊202，用于在穩(wěn)定狀態(tài)下，根據(jù)所述輸出電壓信息獲取所述Buck-Boost矩陣變換器的每個電路參數(shù)的取值范圍；

采樣模塊203，用于逐次確定每個電路參數(shù)中任意一個電路參數(shù)的采樣數(shù)據(jù)；所述采樣數(shù)據(jù)屬于所述電路參數(shù)的取值范圍；

在所述Buck-Boost矩陣變換器工作于穩(wěn)定狀態(tài)時，分別獲取每個所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍；所述采樣取值范圍為每個所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)及電流比例系數(shù)的取值范圍；

處理模塊204，用于根據(jù)每個所述采樣數(shù)據(jù)和所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍，確定每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖；在所述Buck-Boost矩陣變換器在穩(wěn)定狀態(tài)時，根據(jù)每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖，確定每個所述電路參數(shù)及每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)與電流比例系數(shù)的取值范圍。

本實施例提供的穩(wěn)定性判定裝置，通過獲取模塊根據(jù)狀態(tài)微分方程和關(guān)系信息，獲得該矩陣變換器的離散迭代映射模型；電壓輸出模塊根據(jù)所述離散迭代映射模型獲得該矩陣變換器在穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出電壓信息；取值模塊在穩(wěn)定狀態(tài)下，根據(jù)所述輸出電壓信息獲取該矩陣變換器的每個電路參數(shù)的取值范圍；采樣模塊逐次確定每個電路參數(shù)中任意一個電路參數(shù)的采樣數(shù)據(jù)；所述采樣數(shù)據(jù)屬于所述電路參數(shù)的取值范圍；在該矩陣變換器工作于穩(wěn)定狀態(tài)時，分別獲取每個所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍；所述采樣取值范圍為每個所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)及電流比例系數(shù)的取值范圍；處理模塊根據(jù)每個所述采樣數(shù)據(jù)和所述采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣取值范圍，確定每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖；在所述Buck-Boost矩陣變換器在穩(wěn)定狀態(tài)時，根據(jù)每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)運行區(qū)域圖，確定每個所述電路參數(shù)及每個所述電路參數(shù)對應(yīng)的電壓反饋系數(shù)與電流比例系數(shù)的取值范圍，為實現(xiàn)該矩陣變換器的穩(wěn)定運行奠定基礎(chǔ)。