[發明專利]基于準最優滑模控制的Buck變換器控制系統及方法

有效

• 申請號: 201710360508.6
• 申請日: 2017-05-21
• 公開（公告）號: CN107017768B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 唐春森;王智慧;孫躍;蘇玉剛;戴欣;葉兆虹;朱婉婷;顧振博;譚若兮
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 陳千

1.一種基于準最優滑模控制的Buck變換器控制系統，其特征在于：Buck變換器中的開關元件由滑模控制器進行控制，所述滑模控制器設置有電源輸入端、電感電流采集端、輸出電壓采集端、輸出電流采集端、穩態參考電壓設定端以及開關驅動信號輸出端；

該系統首先根據所述電源輸入端獲得的輸入電壓V_in以及Buck變換器的電路元件參數建立狀態空間模型；

所述滑模控制器根據所述電感電流采集端獲得的電感電流i_L、輸出電壓采集端獲得的輸出電壓u_o、輸出電流采集端獲得的輸出電流i_o、穩態參考電壓設定端設定的穩態電壓u_ref，并通過預設的準最優滑模切換函數確定開關控制信號，并控制Buck變換器中開關元件的通斷。

2.根據權利要求1所述的基于準最優滑模控制的Buck變換器控制系統，其特征在于：在建立狀態空間模型時，將Buck變換器的工作狀態分為開關管開通模態、電感電流非零的關斷模態以及電感電流為零的關斷模態三種狀態，并根據狀態空間模型得到最優時間開關狀態切換點x_i和穩態切換點x^*_off-on和x*_on-off，其中x_i為最優時間的開關切換點，x^*_off-on為穩態時開關由關斷到開通狀態的開關切換點，x*_on-off為穩態時開關由開通到關斷狀態的開關切換點。

3.根據權利要求2所述的基于準最優滑模控制的Buck變換器控制系統，其特征在于：所述狀態空間模型的具體建立如下：

選定Buck變換器中開關管為MOSFET管，設其靜態漏源極通態阻抗為R_ON，令x＝[i_L u_O]^T和u＝[E_dc U_D]^T分別為系統的狀態向量和輸入向量，系統的狀態空間模型表示為：

式中：

式中A₁和B₁是開通模態矩陣，A₂和B₂是電感電流非零的關斷模態矩陣，A₃和B₃是電感電流為零的關斷模態矩陣；E_dc是直流輸入電源，U_D是反并聯二極管導通壓降，R_L是電感的等效串聯電阻，R_C是電容C的等效串聯電阻，R是負載電阻值；i_L是電感電流，u_o是輸出電壓，L為電感的感值，C為電容的容值。

4.根據權利要求2所述的基于準最優滑模控制的Buck變換器控制系統，其特征在于：所述準最優滑模切換函數為：

其中{x|-d＜s(x)＜d,d＞0}為滑模切換區間；

s(x)＝i_L-(au_c+b-d)，滑模斜率a和常數b由x_i和x*_on-off確定，d由穩態的切換點x^*_off-on和x^*_on-off確定。