[發(fā)明專利]一種直流降壓變換器系統(tǒng)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010106651.4
• 申請(qǐng)日: 2020-02-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111431404B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王軍曉;戎佳藝;楊海;俞立
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/156
• 分類號(hào): H02M3/156;H02M3/157;H02M1/44
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

1.一種直流降壓變換器系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟一、組建一個(gè)直流降壓變換器，以系統(tǒng)的電感電流、負(fù)載電壓為狀態(tài)變量，依靠時(shí)間平均技術(shù)，將時(shí)變、非線性的開(kāi)關(guān)電路轉(zhuǎn)換為等效的時(shí)不變、線性的連續(xù)電路，由此可對(duì)開(kāi)關(guān)變換器進(jìn)行大信號(hào)瞬態(tài)分析，建立系統(tǒng)的狀態(tài)空間平均模型，以開(kāi)關(guān)管的兩種狀態(tài)μ＝0或1，建立降壓變換器的模型：

開(kāi)關(guān)管Q關(guān)斷時(shí)，控制量輸入為0即μ＝0，電感電流i_L通過(guò)二極管D向輸出側(cè)流動(dòng)，電感的儲(chǔ)能向負(fù)載和電容轉(zhuǎn)移，給電容充電，此時(shí)，加在電感上的電壓為-v_o，故i_L線性減小；

開(kāi)關(guān)管Q導(dǎo)通時(shí),控制量輸入為1即μ＝1，電源電壓v_in通過(guò)開(kāi)關(guān)管Q加到二極管D和輸出濾波電感L、輸出濾波電容C上，二極管D截止，此時(shí)，加在電感上的電壓為v_in-v_o，故i_L線性增長(zhǎng)；

以開(kāi)關(guān)管的兩種狀態(tài)μ＝0或1，將上式統(tǒng)一為

步驟二、考慮到直流變換器的輸入電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻變化，對(duì)其設(shè)計(jì)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器，對(duì)負(fù)載電阻變化和輸入電壓波動(dòng)進(jìn)行估計(jì)，在直流變換器統(tǒng)一模型的基礎(chǔ)上，將負(fù)載電阻變化和輸入電壓變化的擾動(dòng)定義為根據(jù)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的理論，其觀測(cè)器設(shè)計(jì)為：

式中為輸出電壓與輸出電壓標(biāo)稱值之差的估計(jì)值，為輸出電壓與輸出電壓標(biāo)稱值之差求導(dǎo)后的估計(jì)值，為負(fù)載電阻變化和輸入電壓波動(dòng)的擾動(dòng)估計(jì)值，觀測(cè)器增益β₁、β₂、β₃＞0，其中x₁＝e＝v_o-v_r，

步驟三：設(shè)計(jì)滑模面：

在已設(shè)計(jì)的擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)在負(fù)載電阻可變和輸入電壓波動(dòng)的擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器和連續(xù)非奇異終端滑模控制技術(shù)結(jié)合的復(fù)合控制器：

μ＝μ_eq+μ_n

μ_n(0)＝0μ_s＝-(η+T|μ_n|)sgn(s)

控制器中的參數(shù)c₁,c₂＞0，0＜α₁,α₂＜1，切換增益η＞0，濾波周期T＞0；相當(dāng)于一個(gè)濾波器，對(duì)不連續(xù)的μ_s進(jìn)行濾波，得到連續(xù)的μ_n，從而達(dá)到連續(xù)的控制；閉環(huán)系統(tǒng)的輸出電壓v_o就實(shí)現(xiàn)了對(duì)于參考電壓v_r的跟蹤。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直流降壓變換器系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述的直流降壓變換器是直流降壓電力電子變換器，所采用的模型是狀態(tài)平均模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種直流降壓變換器系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述系統(tǒng)擾動(dòng)是電壓輸入的變化和負(fù)載電阻擾動(dòng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種直流降壓變換器系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述系統(tǒng)擾動(dòng)觀測(cè)器是擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器，所采用的控制器是連續(xù)非奇異終端滑模控制器。