[發(fā)明專(zhuān)利]一種Boost型DC-DC變換器的自適應(yīng)控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810330047.2
• 申請(qǐng)日: 2018-04-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108539978B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳龍;盧旺;樊凌雁;楊柳;鄭雪峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/157
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/157
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務(wù)所 33233
• 代理人: 雷仕榮

1.一種Boost型DC-DC變換器的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于，至少包括Boost變換器、控制器、電源管理模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和AD采樣模塊，其中，所述電源管理模塊用于為該控制系統(tǒng)提供穩(wěn)定電壓；

所述驅(qū)動(dòng)模塊用于將控制器的輸出電壓控制信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)以驅(qū)動(dòng)Boost變換器；

所述Boost變換器用于輸出電壓；

所述AD采樣模塊用于對(duì)Boost變換器的輸出電壓和電流進(jìn)行采樣并將獲取實(shí)時(shí)反饋輸出電壓、實(shí)時(shí)反饋輸出電流發(fā)送給所述控制器；

所述控制器根據(jù)設(shè)置的期望輸出電壓以及所獲取實(shí)時(shí)反饋輸出電壓、實(shí)時(shí)反饋輸出電流輸出電壓控制信號(hào)以控制Boost變換器使其輸出電壓穩(wěn)定至預(yù)設(shè)的參考輸出電壓；

所述控制器采用雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，包括滑模變結(jié)構(gòu)自適應(yīng)控制器和PID控制器，所述滑模變結(jié)構(gòu)自適應(yīng)控制器為外環(huán)電壓調(diào)節(jié)器，采用基于函數(shù)逼近的滑模變結(jié)構(gòu)自適應(yīng)控制器，其輸出作為電流環(huán)的參考電感電流，其輸出方程為：

式中，i_r為參考電感電流，u_i為實(shí)時(shí)輸入電壓，u_o為實(shí)時(shí)反饋電壓，為該滑模變結(jié)構(gòu)根據(jù)輸入?yún)⒘康玫阶赃m應(yīng)控制器的開(kāi)關(guān)變量,L為電感電流值；

所述PID控制器為內(nèi)環(huán)的電流調(diào)節(jié)器，PID控制器PID控制公式為：

式中，k_p，k_i，k_d分別為比例，積分和微分控制系數(shù)；e_i＝i_r-i_L，i_L為實(shí)時(shí)反饋電感電流；U為最后系統(tǒng)輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Boost型DC-DC變換器的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述滑模變結(jié)構(gòu)自適應(yīng)控制器進(jìn)一步包括滑模變結(jié)構(gòu)控制器、受控單元、自適應(yīng)系統(tǒng)以及反饋回路；其中，反饋回路根據(jù)參考值和輸出值計(jì)算系統(tǒng)誤差，得到的系統(tǒng)誤差作為滑模變結(jié)構(gòu)控制器的輸入；

所述自適應(yīng)系統(tǒng)選取正交多項(xiàng)式函數(shù)逼近的方式，它通過(guò)系統(tǒng)的參考值、輸出值、滑模變結(jié)構(gòu)控制器上一次控制輸出量以及干擾計(jì)算出滑模變結(jié)構(gòu)控制器當(dāng)前的逼近項(xiàng)用于降低誤差和干擾給系統(tǒng)帶來(lái)的影響；

所述滑模變結(jié)構(gòu)控制器對(duì)系統(tǒng)誤差和自適應(yīng)逼近項(xiàng)進(jìn)行處理，得到的結(jié)果作為控制量發(fā)送給受控單元。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的Boost型DC-DC變換器的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括按鍵模塊，所述按鍵模塊用于預(yù)設(shè)期望輸出電壓以及用于系統(tǒng)的控制命令輸入。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的Boost型DC-DC變換器的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括顯示模塊，所述顯示模塊用于顯示當(dāng)前系統(tǒng)的信息。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的Boost型DC-DC變換器的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器中執(zhí)行以下步驟：

步驟S1：設(shè)計(jì)函數(shù)逼近式滑模變結(jié)構(gòu)自適應(yīng)控制器實(shí)現(xiàn)電壓環(huán)控制，該滑模變結(jié)構(gòu)自適應(yīng)控制器根據(jù)參考輸出電壓u_r和實(shí)時(shí)反饋電壓u_o得到滑模變結(jié)構(gòu)自適應(yīng)控制器的開(kāi)關(guān)變量采用電壓環(huán)的輸出值作為電流環(huán)的參考電感電流i_r，參考電感電流的計(jì)算公式如下：

其中，u_i為實(shí)時(shí)輸入電壓，L為電感電流值；

步驟S2：采用PID控制器實(shí)現(xiàn)電流環(huán)控制，PID控制器根據(jù)電壓環(huán)得到參考電感電流i_r以及采樣得到的實(shí)時(shí)反饋電流輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)Boost變換器進(jìn)行控制，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的計(jì)算公式如下：

其中，e＝i_r-i_L，i_L為實(shí)時(shí)反饋電感電流；k_p，k_i，k_d分別為比例，積分和微分控制系數(shù)。