[發(fā)明專利]一種BUCK變換器的非奇異終端滑模硬件控制電路及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711395057.6
• 申請(qǐng)日: 2017-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN107994771B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 續(xù)丹;馬光亮;王斌;張樂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/156
• 分類號(hào): H02M3/156
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 張弘

1.一種BUCK變換器的非奇異終端滑模硬件電路，其特征在于，包括：直流電源、BUCK變換器、功率負(fù)載R、參考電壓模塊、功率開關(guān)SW1、加法器、減法器、微分器、指數(shù)電路、第一滯環(huán)比較器A、第二滯環(huán)比較器B和比例運(yùn)算放大器；所述的直流電源輸出端連接BUCK變換器第一接口，直流電源輸入端連接BUCK變換器第三接口，BUCK變換器第二接口和第四接口分別連接功率負(fù)載R的輸入端和輸出端；功率負(fù)載R的輸入端分別連接微分器輸入端和減法器反相輸入端；參考電壓模塊連接減法器同相輸入端，減法器輸出端連接加法器輸入端；微分器輸出端連接第一滯環(huán)比較器A的輸入端和功率開關(guān)SW1的漏極，功率開關(guān)SW1的源極連接指數(shù)電路輸入端，第一滯環(huán)比較器A的輸出端連接功率開關(guān)SW1的柵極；指數(shù)電路輸出端連接比例運(yùn)算放大器輸入端，比例運(yùn)算放大器輸出端連接加法器輸入端；加法器輸出端連接第二滯環(huán)比較器B的輸入端，第二滯環(huán)比較器B的輸出端連接BUCK變換器第五接口。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的BUCK變換器的非奇異終端滑模硬件電路，其特征在于：所述的BUCK變換器由功率開關(guān)SW2、電感L、二極管D和電容C組成，功率開關(guān)SW2的漏極連接BUCK變換器第一接口，源極連接電感L和二極管D一端，電感L兩端分別連接功率開關(guān)SW2源極、BUCK變換器第二接口，二極管D兩端分別連接功率開關(guān)SW2源極、BUCK變換器第三接口，電容C兩端分別連接第二、第四接口。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的BUCK變換器的非奇異終端滑模硬件電路，其特征在于：加法器選用反相輸入加法器，加法器后連接放大倍數(shù)為-1的比例運(yùn)算放大器；比例運(yùn)算放大器選用反相輸入，比例運(yùn)算放大器后連接放大倍數(shù)為-1的比例運(yùn)算放大器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的BUCK變換器的非奇異終端滑模硬件電路，其特征在于：所述的指數(shù)電路包括對(duì)數(shù)電路和反對(duì)數(shù)電路；放大器A₁、晶體管T₁和放大器A₂、晶體管T₂構(gòu)成具有溫度補(bǔ)償?shù)膶?duì)數(shù)電路，放大器A₃、晶體管T₃和放大器A₄、晶體管T₄構(gòu)成具有溫度補(bǔ)償?shù)姆磳?duì)數(shù)電路，進(jìn)而對(duì)數(shù)電路和反對(duì)數(shù)電路整體構(gòu)成指數(shù)電路。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的BUCK變換器的非奇異終端滑模硬件電路，其特征在于：所述的功率開關(guān)SW1和功率開關(guān)SW2采用IGBT或場(chǎng)效應(yīng)管。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的BUCK變換器的非奇異終端滑模硬件電路，其特征在于：所述的指數(shù)電路為單相輸入。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的BUCK變換器的非奇異終端滑模硬件電路，其特征在于：所述的第一滯環(huán)比較器A根據(jù)輸入端微分器輸出值確定輸出電平控制功率開關(guān)SW1導(dǎo)通與關(guān)斷；所述的第二滯環(huán)比較器B根據(jù)輸入端滑模面函數(shù)值確定輸出電平控制功率開關(guān)SW2導(dǎo)通與關(guān)斷。

8.采用權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的BUCK變換器的非奇異終端滑模硬件電路的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)直流變換器啟動(dòng)工作后，輸出電壓值與參考電壓在減法器中進(jìn)行比較，產(chǎn)生差值x₁；對(duì)輸出電壓作微分運(yùn)算，產(chǎn)生數(shù)值x₂；

2)微分器輸出值x₂作為第一滯環(huán)比較器A的輸入值，判斷數(shù)值x₂的符號(hào)，若x₂為負(fù)，則功率開關(guān)SW1斷開，避免以x₂為底數(shù)的指數(shù)運(yùn)算；若x₂為正，則功率開關(guān)SW1導(dǎo)通，進(jìn)行以x₂為底數(shù)的指數(shù)運(yùn)算；

3)調(diào)節(jié)指數(shù)電路參數(shù)實(shí)現(xiàn)以p/q為指數(shù)的指數(shù)運(yùn)算，產(chǎn)生數(shù)值p和q均為正奇數(shù)且滿足p＞q；然后通過調(diào)節(jié)比例運(yùn)算放大器參數(shù)對(duì)數(shù)值進(jìn)行倍放大，0＜A＜1，與x₁相加產(chǎn)生滑模面函數(shù)值S來確定第二滯環(huán)比較器B的輸出電平，進(jìn)而控制功率開關(guān)SW2以調(diào)節(jié)輸出電壓值。