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

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810330047.2
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN108539978B
• 公開（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（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/157
• 分類號(hào): H02M3/157
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務(wù)所 33233
• 代理人: 雷仕榮

本發(fā)明公開了一種Boost型DC?DC變換器的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，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；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)反饋輸出電流輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)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。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，采用邊界層滑模控制技術(shù)來減小滑模變結(jié)構(gòu)控制在控制過程中產(chǎn)生的抖振。同時(shí)，本發(fā)明在設(shè)計(jì)的滑模變結(jié)構(gòu)控制器的基礎(chǔ)上增加自適應(yīng)控制，能夠?qū)ν饨绛h(huán)境進(jìn)行自適應(yīng)同時(shí)能夠最大程度降低外界環(huán)境中各種干擾對(duì)Boost變換器的影響并且不損失魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于DC-DC變換器自動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種Boost型DC-DC變換器的自適應(yīng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著人類社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)電能的需求量不斷地增加，同時(shí)對(duì)電能的品質(zhì)要求也不斷地提高。所以，對(duì)電能的處理和轉(zhuǎn)換已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的人類生活中不可或缺的一部分。電能功率處理和變換對(duì)利用電能方面發(fā)揮著越來越重要的作用，從而其處理和變換方法已成為領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

電能處理裝置按照功率變換類型可將開關(guān)變換器分為以下幾種基本形式：AC/DC(整流變換)、AC/AC(交流-交流變換)、DC/AC(逆變換)、DC-DC(直流變換)。其中DC-DC變換器的研究屬于電子功率學(xué)的范疇，其理論方法涉及電子電力、控制理論和工程等多門學(xué)科。DC-DC變換器作為電子電力技術(shù)的重要分支，在上個(gè)世紀(jì)七十年代就已經(jīng)在歐洲、美國、日本等地掀起了研究的熱潮，并且廣泛應(yīng)用與計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化辦公、數(shù)據(jù)通信以及工業(yè)儀表和航天軍事等領(lǐng)域。從上世紀(jì)七十年代至今，其理論分析和控制系統(tǒng)的研究已經(jīng)取得了大的發(fā)展進(jìn)步，目前DC-DC變換器正以前所未有的速度向著高效、高頻、輕型、綠色、集成化等方向發(fā)展。

DC-DC變換器作為一種電力轉(zhuǎn)換器，通過改變開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間的比例來實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)，并且它的功率范圍可以從非常低(小電池)到非常高(高壓輸電)。DC-DC變換器主要有脈沖頻率調(diào)制(PFM)和脈沖寬度調(diào)制(PWM)兩種方式，本文主要是以PWM型DC-DC變換器為對(duì)象進(jìn)行研究。

目前，DC-DC變換器大部分采用線性化控制以及滑模變結(jié)構(gòu)控制(SMC)技術(shù)。常用的比例-積分-微分(PID)控制器是基于受控單元的線性化小信號(hào)模型進(jìn)行性能設(shè)計(jì)的，不適合會(huì)產(chǎn)生較大信號(hào)擾動(dòng)的非線性系統(tǒng)。并且，當(dāng)系統(tǒng)存在不確定因素的時(shí)候，為確保系統(tǒng)有良好的輸出性能，PID控制器參數(shù)需要被動(dòng)地進(jìn)行反復(fù)調(diào)整。另外，當(dāng)負(fù)載大范圍變化，特別是帶非線性負(fù)載時(shí)，開關(guān)變換器有動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢、輸出波形有畸變等缺點(diǎn)。滑模變結(jié)構(gòu)控制是一種非線性控制理論，對(duì)電力電子開關(guān)變換器非線性特質(zhì)具有天然的適用性，采用滑模變結(jié)構(gòu)控制的變換器具有穩(wěn)定范圍寬、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、魯棒性強(qiáng)、控制實(shí)現(xiàn)簡單等優(yōu)點(diǎn)。然而，滑模變結(jié)構(gòu)控制過程類似于一個(gè)高頻、不確定性開關(guān)控制信號(hào)，所以在控制過程中經(jīng)常會(huì)在滑模面附近發(fā)生抖振現(xiàn)象。所以如何有效的減小或消除抖振是滑模控制過程中經(jīng)常遇到的一個(gè)問題。

故，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，實(shí)有必要提出一種技術(shù)方案以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種Boost型DC-DC變換器的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，從而解決現(xiàn)有Boost變換器控制效果不佳的問題，實(shí)現(xiàn)Boost變換器良好的輸出性能。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種Boost變換器的雙閉環(huán)滑模變結(jié)構(gòu)自適應(yīng)控制系統(tǒng)，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；