[發(fā)明專利]一種基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的Boost型變換器的滑模控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110007489.5
• 申請(qǐng)日: 2021-01-05
• 公開（公告）號(hào): CN112615538A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭詩程;齊夢(mèng)夢(mèng);舒瑩;郎佳紅;張為民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/157
• 分類號(hào): H02M3/157
• 代理公司: 安徽知問律師事務(wù)所 34134
• 代理人: 平靜

1.一種基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的Boost型變換器的滑模控制方法，其特征在于，其步驟為：

步驟一、建立Boost變換器的數(shù)學(xué)模型，得到關(guān)于電感電流i_L和輸出電壓V₀的微分方程；

步驟二、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)分別進(jìn)行估計(jì)，得到進(jìn)一步得到

步驟三、在以擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行估計(jì)的基礎(chǔ)上，基于Boost變換器的非最小相位特征，設(shè)計(jì)基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的滑模控制器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的Boost型變換器的滑?？刂品椒ǎ涮卣髟谟冢核龅牟襟E一中，選擇電感電流i_L和輸出電壓V₀作為系統(tǒng)的狀態(tài)變量，基于基爾霍夫電壓和電流定律，推導(dǎo)出功率器件導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)Boost變換器的微分方程分別為，

其中，V_in為輸入直流電壓，L為濾波電感，C為濾波電容，R為負(fù)載電阻；

同時(shí)，可以推導(dǎo)出連續(xù)導(dǎo)通模式下，Boost變換器的平均狀態(tài)方程如式(3)，

其中，μ為控制輸入，即功率器件的占空比，且滿足μ∈[0,1]。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的Boost型變換器的滑?？刂品椒?，其特征在于：所述的步驟二中，根據(jù)得到的電感電流i_L和輸出電壓V₀的微分方程設(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)分別進(jìn)行估計(jì)，將負(fù)載電阻變化帶來的擾動(dòng)表示為d₁(t)，將輸入電壓波動(dòng)帶來的擾動(dòng)表示為d₂(t)，根據(jù)擴(kuò)張觀測(cè)器的技術(shù)理論對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行估計(jì)并得到進(jìn)一步得到

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的Boost型變換器的滑?？刂品椒ǎ涮卣髟谟冢核龅牟襟E二中，以V_in0和負(fù)載R₀作為輸出電壓和負(fù)載的標(biāo)稱值，將負(fù)載電阻變化帶來的擾動(dòng)表示為d₁(t)，將輸入電壓波動(dòng)帶來的擾動(dòng)表示為d₂(t)，其中：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的Boost型變換器的滑?？刂品椒ǎ涮卣髟谟冢核龅牟襟E二中，根據(jù)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器理論，觀測(cè)器可以設(shè)計(jì)為，

式中，為負(fù)載電阻變化下輸出電壓的估計(jì)值，為負(fù)載電阻變化下負(fù)載擾動(dòng)的估計(jì)值，參數(shù)β₁₁,β₁₂0；

式中為輸入電壓波動(dòng)下電感電流的估計(jì)值，為輸入電壓波動(dòng)下負(fù)載擾動(dòng)的估計(jì)值，參數(shù)β₂₁,β₂₂0。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的Boost型變換器的滑?？刂品椒?，其特征在于：由式(3)和式(4)進(jìn)行推導(dǎo)，得出

式中，分別為V_in，R的估計(jì)值。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的Boost型變換器的滑?？刂品椒ǎ涮卣髟谟冢核龅牟襟E三中，將擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器得到的與傳統(tǒng)的滑?？刂品椒ㄏ嘟Y(jié)合，設(shè)計(jì)新的滑模面函數(shù)和滑?？刂坡?，考慮到Boost變換器的非最小相位特性以及電感和電容兩個(gè)儲(chǔ)能元件，采用構(gòu)造儲(chǔ)能函數(shù)的方法來設(shè)計(jì)滑模面函數(shù)以及選擇指數(shù)趨近律來設(shè)計(jì)相應(yīng)的滑?？刂坡?。