[發明專利]雙向AC/DC非線性高階滑模變結構控制器及控制方法

在審

• 申請號: 202010160610.3
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111313737A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 谷志鋒;谷東澤;趙文杰;劉靖波;葛孟超;李宏城;單鎖蘭;劉文康;高升;劉雅芳;崔磊;張文杰
• 申請（專利權）人: 石家莊南麒科技有限公司
• 主分類號: H02M7/797
• 分類號: H02M7/797;H02M1/08;H02H7/122;H02H7/125
• 代理公司: 石家莊元匯專利代理事務所(特殊普通合伙) 13115
• 代理人: 劉陶銘

本發明涉及雙向AC/DC非線性高階滑模變結構控制器及控制方法，屬于電力電子技術領域，包括AC/DC變流器及控制電路，所述的控制電路包括采集電路、控制器DSP和驅動電路，所述的采集電路的輸出端與控制器DSP的輸入端連接，所述的控制器DSP通過上位機控制，所述的控制器DSP的輸出端，通過驅動電路與AC/DC變流器控制連接，所述的采集電路包括交流側電流采集電路、交流側電壓采集電路和直流側電壓采集電路，具有成本低、控制精度高、抗干擾能力強、響應速度快等優點，對于提高雙向AC/DC變流器控制穩定性能、動態響應速度和抗干擾能力具有重要的意義。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，涉及到一種AC/DC轉換器控制器及其控制方法，具體為雙向AC/DC非線性高階滑模變結構控制器及控制方法。

背景技術

AC/DC變換器是連接交流電網與直流電網的關鍵設備。現有雙向AC/DC控制器的控制方式多采用電壓-電流雙閉環PI、反饋線性化、自適應控制或滯環電流等控制方法，并通過加入負載電流前饋環節，提高控制器的動態響應速度。

上述方法均以雙向AC/DC變流器小信號線性模型為控制對象，因此只能在穩定工作點附近具有較好的控制效果，一旦出現外界干擾或模型不精確都會導致控制系統穩定性降低。

發明內容

本發明為了解決上述問題，設計了雙向AC/DC非線性高階滑模變結構控制器及控制方法，具有成本低、控制精度高、抗干擾能力強和響應速度快的優點。

本發明的具體技術方案是：

雙向AC/DC非線性高階滑模變結構控制器，包括AC/DC變流器及控制電路，所述的控制電路包括采集電路、控制器DSP和驅動電路，所述的采集電路的輸出端與控制器DSP的輸入端連接，所述的控制器DSP通過上位機控制，所述的控制器DSP的輸出端，通過驅動電路與AC/DC變流器控制連接，所述的采集電路包括交流側電流采集電路、交流側電壓采集電路和直流側電壓采集電路，

關鍵點是：所述的交流側電流采集電路輸入端通過霍爾傳感器與AC/DC變流器的輸入端連接，其輸出端與控制器的交流電流信號輸入端相連；

所述的交流側電壓采集電路的輸入端分別與AC/DC變流器的輸入端連接，其輸出端與控制器的交流電壓信號輸入端相連；

所述的直流側電壓采集電路的輸入端與AC/DC變流器的輸出端相連，其輸出端與控制器DSP的直流電壓信號輸入端相連；

所述的驅動電路的輸入端分別與控制器的輸出端相連，接收控制器DSP發出的PWM控制信號，其輸出端分別與AC/DC變流器的IPM中的開關相連。

所述的交流側電流采集電路包括分壓電路和第一放大電路，所述的分壓電路的輸入端形成為交流側電流采集電路的輸入端，所述的放大電路的輸出端形成為交流側電流采集電路的輸出端。

所述的直流側電壓采集電路包括分壓電阻和第二放大電路，所述的第二放大電路的正負輸入端通過分壓電阻分別與AC/DC變流器電壓輸出端的正負極相連，所述的第二放大電路的輸出端作為直流側電壓采集電路的輸出端與控制器DSP的輸入端相連。

所述的交流側電壓采集電路結構與直流側電壓采集電路結構相同，所述的第二放大電路的第二級電壓跟隨器的正極輸入端外接抬升電壓電壓源3VREF。

所述的驅動電路包括光耦合器U41、電阻R61、R24和R30、電容C61和C20；

所述的光耦合器U41的ANODE管腳串聯電阻R24，所述的電阻R24的另一端與光耦合器U41的CATHODE管腳作為驅動電路的輸入端與控制器DSP連接，所述的驅動電路的輸入端之間并聯有電阻R61和電容C61，所述的光耦合器U41的NC管腳串聯電阻R30與Vo管腳相連，所述的NC管腳和VCC管腳短接，所述的光耦合器U41的Vo管腳作為該驅動電路的輸出端與AC/DC變流器的IPM開關的門級相連。