[發明專利]一種基于擾動觀測器的升降壓電路抗干擾控制方法

在審

• 申請號: 202210687538.9
• 申請日: 2022-06-16
• 公開（公告）號: CN115102393A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 常雨芳;余文錦;周菲菲;胡宇博;嚴懷成;張皓;黃文聰;張曉柯
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M1/08;H02M1/32;H02M1/44
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭艷君

1.一種基于擾動觀測器的升降壓電路抗干擾控制方法，該電路包括Buck-Boost變換器主電路和控制電路；Buck-Boost主電路包括輸入電壓、開關管(V_g)、續流二極管(D)、電感、電容及電阻；控制電路包括電流環PI控制器、電壓環PI控制器、第一擾動觀測器和第二擾動觀測器；控制電路輸出連接開關管(V_g)的柵極，輸入電壓正極與開關管(V_g)漏極相連，開關管(V_g)源極與電感的一端和續流二極管(D)負極相連，續流二極管(D)正極與電容的一端和電阻的一端相連，電容另一端、電阻另一端和電感另一端與輸入電壓負極相連；其特征在于：基于該電路的控制方法包括：電壓輸出值與電感電流值作為電壓外環通道中擾動觀測器的兩個輸入信號，第一擾動觀測器估計出的系統擾動前饋至電壓環PI控制器，得到電感電流理想值；電壓輸出值、電感電流值和電流環PI控制器輸出值作為電流內環通道中擾動觀測器的三個輸入信號，第二擾動觀測器估計出的系統擾動前饋至電流環PI控制器，得到控制量，送入調制模塊得到開關管的驅動信號，從而控制系統穩定輸出。

2.根據權利要求1所述基于擾動觀測器的升降壓電路抗干擾控制方法，其特征在于：控制方法具體步驟如下：

步驟1、建立電感電流連續導通模式下Buck-Boost變換器的電路模型；

步驟1.1、Buck-Boost變換器開關管導通的電路模型為：

其中，v_C為電容兩端電壓，i_L為電感電流，V_in為輸入電壓，C為電容值，L為電感值，R為電阻值；

步驟1.2、Buck-Boost變換器開關管斷開的電路模型為：

步驟1.3、平均開關模型為：

其中，μ為開關函數，表達式為：

式中，t₀為初始時間，T_on為導通時間，T為開關周期；

步驟2、建立Buck-Boost電路的動態模型：

其中，d₁和d₂分別為輸出電壓和電感電流中不確定因素引起的擾動，表達式為：

其中，μ*、R₀、C₀、L₀和V_in0分別為μ、R、C、L和V_in的標稱值；

步驟3、建立擾動觀測器方程：

其中，和分別為d₁和d₂擾動估計值，z₁和z₂分別為v_C和i_L的估計值，l₁和l₂為觀測器增益；

擾動估計誤差定義為：

將擾動觀測器方程代入上式可得：

整理得到擾動估計誤差：

步驟4、計算復合控制器控制量；

電壓外環輸出u₁：

其中，k_p1和k_i1分別為電壓外環PI控制器比例和積分系數；

電流內環輸出u₂：

其中，k_p2和k_i2分別為電流內環PI控制器比例和積分系數。