[發明專利]一種基于滑模控制的改進推挽變換器

有效

• 申請號: 201711136510.1
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107769580B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 胡錦;房磊;仝倩;黃鴻;李真貴
• 申請（專利權）人: 陜西航空電氣有限責任公司
• 主分類號: H02M3/337
• 分類號: H02M3/337
• 代理公司: 61204 西北工業大學專利中心
• 代理人: 陳星

本發明提出一種基于滑模控制的改進推挽變換器，在原有推挽電路的基礎上進行了改進，將直流輸入電壓直接引至變壓器的副邊中點，用于將變壓器副邊電壓抬高，因此產品輸出電壓為輸入電壓和功率變換電路變換電壓的串聯，功率變換電路僅提供輸入、輸出電壓的差值部分，這種拓撲可以顯著提高產品的效率。此外，系統采用基于滑模控制算法的電壓、電流雙環實現控制，根據所期望的動態特性設計系統的滑模面，通過設計滑模控制律使得被控系統沿著滑模面收斂，保證了系統良好的魯棒性、穩定性和良好的動態品質。

技術領域

本發明涉及電力電子領域，特別地涉及一種航空用的基于滑模控制的改進推挽變換器，主要適用于低輸入輸出電壓范圍的變換裝置中。

背景技術

隨著電力電子技術的快速發展，航空電力系統逐漸進入了多電化、全電化的時代。多電系統作為多電飛機的核心技術，與傳統系統相比，其次級功率系統采取電能的方式進行控制和分配。二次電源作為連接發電系統及負載之間的紐帶，是多電系統及多電飛機的基礎，其性能的好壞直接影響到整個機載發電系統工作的可靠性。綜合考慮機載發電系統的工作環境及工作狀況，現階段二次電源裝置的研究熱點主要集中在高可靠、高效率、大功率、小體積、動態響應速度等方面。

推挽電路因具有驅動簡單、通態損耗較小、輸出功率大等優點，廣泛應用于大功率低輸入電壓的航空電力裝置中。目前推挽電路主要采用傳統PID控制方法進行控制，但傳統的PID控制方法在改善系統穩定性時，參數的整定比較復雜，往往依賴于一定的工程經驗，且不能改善現有的PWM電壓和PWM電流控制模式下推挽電路的動態響應問題，導致目前推挽電路在系統魯棒性、穩定性和動態品質方面存在不足。

發明內容

本發明的目的在于克服以上不足，提出一種基于滑模控制的改進推挽變換器，主要適用于低輸入輸出電壓范圍的變換裝置中，該系統具有高可靠性、高效率、大功率、小體積以及良好的動態品質等優點。

本發明在原有推挽電路的基礎上進行了改進，將直流輸入電壓直接引至變壓器的副邊中點，用于將變壓器副邊電壓抬高，因此產品輸出電壓為輸入電壓和功率變換電路變換電壓的串聯，功率變換電路僅提供輸入、輸出電壓的差值部分，這種拓撲可以顯著提高產品的效率。此外，系統采用基于滑模控制算法的電壓、電流雙環實現控制，根據所期望的動態特性設計系統的滑模面，通過設計滑模控制律使得被控系統沿著滑模面收斂，保證了系統良好的魯棒性、穩定性和良好的動態品質。

基于上述原理，本發明的技術方案為：

所述一種基于滑模控制的改進推挽變換器，其特征在于：包括雷電防護及輸入濾波電路、內部電源、控制電路、驅動電路、主功率變換電路及原邊開關管、輸出濾波電路、電流檢測單元、輸出信號反饋采樣電路；

外部直流輸入電源與雷電防護及輸入濾波電路以及內部電源相連，內部電源向控制電路和驅動電路供電；所述雷電防護及輸入濾波電路的輸出端連接到主功率變換電路及原邊開關管，所述主功率變換電路及原邊開關管輸出端連接到輸出濾波電路，所述輸出濾波電路的輸出端分別連接到電流檢測單元、輸出信號反饋采樣電路，所述輸出信號反饋采樣單元連接到控制電路，所述控制電路自帶存儲器以及通信接口，并且所述控制電路的輸出端與驅動電路相連，驅動電路連接主功率變換電路及原邊開關管。

進一步的優選方案，所述一種基于滑模控制的改進推挽變換器，其特征在于：所述主功率變換電路中，直流輸入電壓直接引至變壓器的原邊中點和副邊中點。

進一步的優選方案，所述一種基于滑模控制的改進推挽變換器，其特征在于：電流檢測單元和輸出信號反饋采樣電路逐周期進行電流、電壓檢測，并將采樣信號實時反饋到控制電路，在控制電路內部采用滑模控制算法得到驅動所需的PWM驅動波形輸出給驅動電路。

進一步的優選方案，所述一種基于滑模控制的改進推挽變換器，其特征在于：采用滑模控制算法過程為：

步驟1：輸入采集的電壓信號U_o和電流信號I_o；