Boost变换器的控制电压环的优化设计

李金才

摘 要 平均电流控制是较常见的一种控制方法，它可以工作于CCM和DCM工作方式下，可以在输入电压、负载变化范围比较大的场合得到质量很高的电流波形。文章对平均电流控制电路的电压环的控制参数进行了选择设计，并用改进后的遗传算法对其进行进一步优化设计，最后通过仿真实验证明，优化后，电压环的稳定性优于优化设计前。

关键词 电流控制；功率补偿；优化控制

中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0040-01

目前，开关电源向高频率，高效率，数字化，集成化方向发展，这是DC/DC转换器的控制系统委员会提出更高的稳态和瞬态性能。信号和大信号瞬态分析和DC/DC开关稳压器系统的稳定分析和反馈控制电路的设计一直是一个电力电子领域有待解决的问题。本文在控制电路小信号模型的基础上，分析电压控制环的主要作用，选择合适的适应度函数，对控制参数利用改进的遗传算法进行优化，并对优化后的结果进行了仿真和分析。

1 PFC控制电压环结构

电压环通过控制电流基准、改变电感电流，来调节输出电压的稳定。PWM调制器的误差放大器的输出电流直接控制电感电流的占空比，控制改变平均电感电流。当输出电压升高，误差放大器输出电压下降而使乘法器的输出参考电流下降，迫使电感电流减小，输出电压下降；当输出电压降低时，输出电压误差放大器会增加，从而增加了乘法的基准电流的输出，电感电流增大，输出电压上升。

2 参数的选择

一轮遗传操作完成后，用每个新种群样本对应的一组寻优参数计算其适应度值，按从优到劣的次序排列，进行下一次迭代计算，直至达到满意的性能指标（或适应度值）。在最后的种群中，选择适应度值最大的一个样本，将其字符串解码，即得到最优的参数值。

3.2 遗传算法的改进设计（MGA）

在应用遗传算法优化的控制器参数时，应做到：

1）为克服二进制编码的不足，改用格雷码进行编码操作。

2）由随机数选择一个单独的适应度值比法有可能无法反映个体的适应正确，所以改用期望的方法来代替适应度值比法。

3）为提高优秀基因模式在一起的可能型，采用两个交叉

操作。

在此基础上，进一步改进了算法如下。

1）进一步保护优秀个体。

每一代种群中适应度值最大的个体进入下一代，不参加交叉（变异）。实现全局收敛，保证优秀个体在交叉（变异）操作中没有破坏。

2）自适应变异策略。

参考文献

[1]张占松.高频开关变换技术教程[M].北京：机械工程出版社，2010：13-20.

[2l朱小祥.高频电子技术[M].北京：北京大学出版社，2012：56-59.

[3]林渭勋.现代电力电子技术[M].北京：机械工程出版社，2006.

[4]关志华，寇纪淞，李敏强.一种改进的遗传算法Scatter GA.控制与决策2002，17（5）：579-582.endprint

摘 要 平均电流控制是较常见的一种控制方法，它可以工作于CCM和DCM工作方式下，可以在输入电压、负载变化范围比较大的场合得到质量很高的电流波形。文章对平均电流控制电路的电压环的控制参数进行了选择设计，并用改进后的遗传算法对其进行进一步优化设计，最后通过仿真实验证明，优化后，电压环的稳定性优于优化设计前。

关键词 电流控制；功率补偿；优化控制

中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0040-01

目前，开关电源向高频率，高效率，数字化，集成化方向发展，这是DC/DC转换器的控制系统委员会提出更高的稳态和瞬态性能。信号和大信号瞬态分析和DC/DC开关稳压器系统的稳定分析和反馈控制电路的设计一直是一个电力电子领域有待解决的问题。本文在控制电路小信号模型的基础上，分析电压控制环的主要作用，选择合适的适应度函数，对控制参数利用改进的遗传算法进行优化，并对优化后的结果进行了仿真和分析。

1 PFC控制电压环结构

电压环通过控制电流基准、改变电感电流，来调节输出电压的稳定。PWM调制器的误差放大器的输出电流直接控制电感电流的占空比，控制改变平均电感电流。当输出电压升高，误差放大器输出电压下降而使乘法器的输出参考电流下降，迫使电感电流减小，输出电压下降；当输出电压降低时，输出电压误差放大器会增加，从而增加了乘法的基准电流的输出，电感电流增大，输出电压上升。

2 参数的选择

一轮遗传操作完成后，用每个新种群样本对应的一组寻优参数计算其适应度值，按从优到劣的次序排列，进行下一次迭代计算，直至达到满意的性能指标（或适应度值）。在最后的种群中，选择适应度值最大的一个样本，将其字符串解码，即得到最优的参数值。

3.2 遗传算法的改进设计（MGA）

在应用遗传算法优化的控制器参数时，应做到：

1）为克服二进制编码的不足，改用格雷码进行编码操作。

2）由随机数选择一个单独的适应度值比法有可能无法反映个体的适应正确，所以改用期望的方法来代替适应度值比法。

3）为提高优秀基因模式在一起的可能型，采用两个交叉

操作。

在此基础上，进一步改进了算法如下。

1）进一步保护优秀个体。

每一代种群中适应度值最大的个体进入下一代，不参加交叉（变异）。实现全局收敛，保证优秀个体在交叉（变异）操作中没有破坏。

2）自适应变异策略。

参考文献

[1]张占松.高频开关变换技术教程[M].北京：机械工程出版社，2010：13-20.

[2l朱小祥.高频电子技术[M].北京：北京大学出版社，2012：56-59.

[3]林渭勋.现代电力电子技术[M].北京：机械工程出版社，2006.

[4]关志华，寇纪淞，李敏强.一种改进的遗传算法Scatter GA.控制与决策2002，17（5）：579-582.endprint

摘 要 平均电流控制是较常见的一种控制方法，它可以工作于CCM和DCM工作方式下，可以在输入电压、负载变化范围比较大的场合得到质量很高的电流波形。文章对平均电流控制电路的电压环的控制参数进行了选择设计，并用改进后的遗传算法对其进行进一步优化设计，最后通过仿真实验证明，优化后，电压环的稳定性优于优化设计前。

关键词 电流控制；功率补偿；优化控制

中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0040-01

目前，开关电源向高频率，高效率，数字化，集成化方向发展，这是DC/DC转换器的控制系统委员会提出更高的稳态和瞬态性能。信号和大信号瞬态分析和DC/DC开关稳压器系统的稳定分析和反馈控制电路的设计一直是一个电力电子领域有待解决的问题。本文在控制电路小信号模型的基础上，分析电压控制环的主要作用，选择合适的适应度函数，对控制参数利用改进的遗传算法进行优化，并对优化后的结果进行了仿真和分析。

1 PFC控制电压环结构

电压环通过控制电流基准、改变电感电流，来调节输出电压的稳定。PWM调制器的误差放大器的输出电流直接控制电感电流的占空比，控制改变平均电感电流。当输出电压升高，误差放大器输出电压下降而使乘法器的输出参考电流下降，迫使电感电流减小，输出电压下降；当输出电压降低时，输出电压误差放大器会增加，从而增加了乘法的基准电流的输出，电感电流增大，输出电压上升。

2 参数的选择

一轮遗传操作完成后，用每个新种群样本对应的一组寻优参数计算其适应度值，按从优到劣的次序排列，进行下一次迭代计算，直至达到满意的性能指标（或适应度值）。在最后的种群中，选择适应度值最大的一个样本，将其字符串解码，即得到最优的参数值。

3.2 遗传算法的改进设计（MGA）

在应用遗传算法优化的控制器参数时，应做到：

1）为克服二进制编码的不足，改用格雷码进行编码操作。

2）由随机数选择一个单独的适应度值比法有可能无法反映个体的适应正确，所以改用期望的方法来代替适应度值比法。

3）为提高优秀基因模式在一起的可能型，采用两个交叉

操作。

在此基础上，进一步改进了算法如下。

1）进一步保护优秀个体。

每一代种群中适应度值最大的个体进入下一代，不参加交叉（变异）。实现全局收敛，保证优秀个体在交叉（变异）操作中没有破坏。

2）自适应变异策略。

参考文献

[1]张占松.高频开关变换技术教程[M].北京：机械工程出版社，2010：13-20.

[2l朱小祥.高频电子技术[M].北京：北京大学出版社，2012：56-59.

[3]林渭勋.现代电力电子技术[M].北京：机械工程出版社，2006.

[4]关志华，寇纪淞，李敏强.一种改进的遗传算法Scatter GA.控制与决策2002，17（5）：579-582.endprint