[發明專利]可擴展型準Z源升壓變換器及其雙積分滑模控制方法

有效

• 申請號: 201911120002.3
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110829840B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 唐代衛;李軍軍;劉沖;周瑞平
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張靜潔;徐雯瓊

本發明提供一種可擴展型準Z源升壓變換器，及一種雙積分滑模控制方法，所述方法包含步驟：S1、通過PWM脈沖驅動開關管，并建立所述升壓變換器的動態模型；S2、定義所述升壓變換器的控制變量，根據所述控制變量設計所述升壓變換器的滑模面；S3、根據所述滑模面，設計所述雙積分滑模控制方法的趨近律；并定義所述雙積分滑模控制方法的局部可達性條件；S4、根據所述滑模面，應用所述趨近律，求出所述雙積分滑模控制方法的動態等效控制率；S5、根據所述雙積分滑模控制方法的可達性條件和穩定條件，求出滑模系數值；S6、根據滑模系數值更新所述動態等效控制率，根據動態等效控制率更新PWM脈沖，進入S1。

技術領域

本發明涉及可擴展型準Z源升壓變換器技術領域，特別涉及一種基于可擴展型準Z源升壓變換器的雙積分滑模控制方法。

背景技術

近年來，隨著環境問題愈加突出，傳統能源資源的不足，可再生能源如光伏和風能系統正受到相當大的關注。然而，以光伏、風能和燃料電池為代表的新能源發電系統的輸出電壓通常低于供給電網電壓。在這種情況下，迫切需要具有高增益、抗干擾能力強的DC-DC變換器來提升電壓。

傳統的Z源功率變換器存在一些不足：1)啟動沖擊電流大，容易損壞開關器件；2)穩態下電容電壓應力較大，不利于變換器的小型化；3)升壓能力有限。而可擴展型準Z源變換器極大地改善了以上問題，它對電容、電感要求較低，并能降低主逆變器開關器件的電壓應力。

實際情況中，準Z源變換器的輸入電壓是波動的，負載也可能是不確定的。針對這類變換器，工業中常用的控制方法有：1)電容降阻控制策略。利用PI(比例積分)控制和PR(比例諧振)控制來調節電容電壓，抑制準Z源網絡電感電流的輸入雙頻紋波。2)一種超平面多輸入多輸出滑模控制。采用同時控制電網側交流電流和直流環節電容電壓等系統狀態變量的方法，對直流側電感電流的間接調節，從而解決電容電壓的非最小相位問題。3)滑模控制、PI控制和PR控制的混合控制方法。實現兩個輸入(ST比、模態指數)控制三個目標(電感電流、電容電壓、輸出電壓)。然而PWM頻率是有限的，因此上述控制方法在降低穩態誤差方面存在不足。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可擴展型準Z源升壓變換器,并根據該可擴展型準Z源升壓變換器提出了一種雙積分滑模控制方法。所述雙積分滑模控制方法采用快速冪次趨近律，在復雜的工作環境下，仍能實現對所述可擴展型準Z源升壓變換器的有效控制。

為了達到上述目的，本發明提供一種可擴展型準Z源升壓變換器，包含：直流電源DC，電容C₀～電容C_2n+2，電感L₁～電感L_n+2，電阻R，二極管D，開關管S₁～開關管S_n+2；

電容C_2k-1的第二端連接電容C_2k+1的第一端，其中k∈[1,n]；

電感L_k的第一端連接電容C_2k-1的第一端，電感L_k第二端連接開關管S_k+1的漏極和電容C_2k的第一端，電容C_2k的第二端連接電感L_k+1的第二端，開關管S_k+1的源極連接電容C_2k-1的第二端，k∈[1,n+1]；電感L_n+2的第一端連接開關管S_n+2的源極和電容C_2n+1的第二端；

二極管D的正極連接電容C_2n+2的第二端、電感L_n+2的第二端、開關管S₁的漏極；電容C₀和電阻R并聯連接設置在二極管D的負極和開關管S₁的源極之間；