[發明專利]一種用于單Buck-Boost逆變器的全局滑模電流控制方法

有效

• 申請號: 201810989214.4
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN108900107B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 王安娜;李亮
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H02M7/537
• 分類號: H02M7/537
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

1.一種用于單Buck-Boost逆變器的全局滑模電流控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1:建立單Buck-Boost逆變器數學模型；

S2:根據逆變器數學模型，構造全局電流滑模面函數S；

S3:根據局部可達性條件得到等效控制律u_eq和全局滑模控制函數u_g；

S4:構造全局變指數趨近律，進一步求取控制函數u_g；

S5:分析滑模控制器理想滑模動態和平衡工作點，通過滑模動態線性化得出控制器的穩定條件；

S6:求取控制函數后通過控制函數u_g對開關管通斷進行控制，從而得到理想正弦波；

S7:用于單Buck-Boost逆變器的全局滑模電流控制器半實物仿真設計實現；

所述單Buck-Boost逆變器的拓撲結構由直流斬波電路及極性反轉電路構成，所述直流斬波電路包括開關S_a、電感L、二極管D，所述開關S_a的一端與輸入電源相連接，開關S_a的另一端與電感L的一端、二極管D的陰極相連接，電感L的另一端與輸入電源和極性反轉電路相連接，二極管D的陽極與極性反轉電路相連接；極性反轉電路包括開關S₁、S₂、S₃、S₄；由于Buck-Boost變換器自身的升降壓特點，使得該逆變器適于輸入電壓變化范圍廣的場合，開關S_a由SPWM驅動，開關S₁、S₄為工頻方波驅動，且同一橋臂的開關信號互補，在前半周期內開關S₁、S₄同時導通，輸出v_o為正弦正半波；在后半周期開關S₂、S₃同時導通，輸出v_o為正弦負半波，故此得到標準正弦波，其中，前級Buck-Boost電路輸出的方波幅值V_CM為

其中，D為開關Sa的脈沖占空比；

假設Vo為V_CM濾除所有諧波后的基波分量幅值，則Vo與輸入電壓Vi的關系為

當S_a的脈沖占空比按正弦排列時，上式仍然成立，但應用有效占空比計算而非瞬時占空比，有效占空比D_e為

式中的m為SPWM的調制比，0m1，將式(3)代入式(2)，得輸出電壓與調制比的控制關系，即

由式(4)可知，當m0.8時，逆變器升壓工作；當m0.8時，逆變器降壓工作，在實際應用中，通過合理選擇調制比m來調節輸出電壓的量值；

單Buck-Boost逆變器屬于DC-DC-AC結構，其電壓量值的控制只與將穩恒直流變換為高頻脈動直流的前級DC-DC環節有關，而與后級的極性反轉電路無關；

S1采用如下步驟：忽略逆變器中的極性反轉環節，將逆變器等效為Buck-Boost型直流開關電路，根據基爾霍夫定律得到公式(5)：

其中，L為濾波電感，C為濾波電容，R為負載電阻，u＝(0,1)表示S_a的導通狀態，u＝1時S_a導通，u＝0時S_a關斷，為u的逆邏輯，u_L為濾波電感電壓，i_C為濾波電容電流，v_i為輸入電壓，v_o為輸出電壓，選取電感電流誤差x₁，輸出電壓誤差x₂，電流和電壓誤差和的積分x₃為狀態變量，得到Buck-Boost逆變器的狀態空間描述為公式(6)：

式中：

其中R_N為標稱負載電阻，V_iN為標稱輸入電壓，V_ref為電感電壓參考值；i_ref為利用經過放大的輸出電壓偏差產生瞬時電感電流參考值，即公式(7)所示

i_ref＝K[V_ref-v_o] (7)

其中K為輸出電壓偏差的放大增益。