本發(fā)明涉及CUK變換器
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地指一種CUK(SlobodanCuk)變換器的滑模電流控制器及控制方法。
背景技術(shù)：
：滑?？刂谱鳛橐环N控制方法最初是被用于控制變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其主要優(yōu)點(diǎn)是在不確定的負(fù)載擾動(dòng)，輸入擾動(dòng)或系統(tǒng)參數(shù)變化時(shí)能保持好的穩(wěn)定性和魯棒性。此外，滑模控制器相對(duì)于其它非線性控制器在設(shè)計(jì)方面有高度的靈活性并且在應(yīng)用中易于實(shí)現(xiàn)。這些優(yōu)點(diǎn)使得滑?？刂品浅＿m合于控制非線性系統(tǒng)，例如CUK變換器主電路如圖1所述，包括輸入電源Vi、電感L1、電容C1、功率開(kāi)關(guān)SW、濾波電感L2、二極管D、濾波電容C2、電阻負(fù)載rL，所述的輸入電源Vi的正極連接電感L1的一端，輸入電源Vi的負(fù)極連接功率開(kāi)關(guān)SW的源極，電感L1的另一端連接功率開(kāi)關(guān)SW的漏極，電容C1一端連接功率開(kāi)關(guān)SW的漏極，電容C1另一端連接二極管D的正極，二極管D的負(fù)極連接濾波電容C2的一端，濾波電感L2的一端連接二極管D的正極，濾波電感L2的另一端連接濾波電容C2的另一端，電阻負(fù)載rL的一端連接濾波電容C2的另一端，電阻負(fù)載rL的另一端連接濾波電容C2的一端。而近期越來(lái)越多的研究表明滑?？刂圃谔岣逤UK變換器的控制性能方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。CUK變換器作為一種升降壓變換器，具有寬范圍的轉(zhuǎn)換比，平滑的輸入輸出電流等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)合適的電路元器件選擇，CUK電路可以得到無(wú)紋波的輸入和輸出電流，廣泛的應(yīng)用于燃料電池及LED驅(qū)動(dòng)中，可以有效的提高其使用壽命。然而，由于CUK電路是一個(gè)四階的非線性系統(tǒng)，其動(dòng)態(tài)特性的調(diào)節(jié)一直是一個(gè)難題。當(dāng)前的CUK電路的控制主要通過(guò)將系統(tǒng)線性化來(lái)得到一個(gè)基于電壓或者電流的脈沖寬度調(diào)制控制器，但這種控制器無(wú)法在寬的負(fù)載范圍內(nèi)得到快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。所以在常規(guī)的線性控制方法無(wú)法獲得理想的控制效果時(shí)，有必要采用非線性的滑模控制方法來(lái)代替常規(guī)的線性控制方法，從而可以在更加寬的工作范圍得到更加好的調(diào)節(jié)性能。由于CUK變換器是個(gè)四階系統(tǒng)(具有四個(gè)儲(chǔ)能元件：電感L1、電容C1、濾波電感L2和濾波電容C2)，而全狀態(tài)變量的滑?？刂破餍枰杉膫€(gè)信號(hào)量(電感L1電流、電容C1電壓、濾波電感L2電流和濾波電容C2電壓即輸出電壓Vo)，以及設(shè)置四個(gè)參考值，實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常復(fù)雜，而且控制器的開(kāi)關(guān)頻率實(shí)時(shí)變化，不利于工程實(shí)現(xiàn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的就是要提供一種CUK變換器的滑模電流控制器及控制方法，本發(fā)明可以有效的減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的CUK變換器的滑模電流控制器，其特征在于：它包括除法器、比較器、電流采樣器、加法器、第一電壓采樣器、第一減法器、第二電壓采樣器、第三電壓采樣器、第二減法器、乘法器、減法器、第一比例積分器、第二比例積分器、鋸齒波發(fā)生器，所述第三電壓采樣器的信號(hào)輸入端用于采集CUK變換器主電路的輸出電壓vo，第三電壓采樣器將CUK變換器主電路的輸出電壓vo經(jīng)過(guò)比例變化變?yōu)棣聉o，第三電壓采樣器的信號(hào)輸出端輸出βvo連接第二減法器的反向輸入端，第二減法器的正向輸入端為參考電壓Vref輸入端，第二減法器的輸出端連接乘法器的輸入端以及第二比例積分器的輸入端，第二比例積分器的輸出端連接加法器的第一輸入端，乘法器的輸出端連接減法器的正向輸入端，減法器的反向輸入端用于接收流過(guò)CUK變換器主電路電感L1的電感電流，減法器的輸出端連接第一比例積分器的輸入端，第一比例積分器的輸出端連接加法器的第二輸入端，第二電壓采樣器的信號(hào)輸入端用于采集CUK變換器主電路電容C1兩端的電壓vC1，第二電壓采樣器將CUK變換器主電路電容C1兩端的電壓vC1經(jīng)過(guò)比例變化變?yōu)棣聉C1，第二電壓采樣器的輸出端輸出βvC1連接第一減法器的正向輸入端，第一電壓采樣器的信號(hào)輸入端用于采集CUK變換器主電路輸入電壓vi，第一電壓采樣器用于將CUK變換器主電路輸入電壓vi經(jīng)過(guò)比例變化變?yōu)棣聉i，第一電壓采樣器的信號(hào)輸出端輸出βvi連接第一減法器的反向輸入端，第一減法器的輸出端連接加法器的第三輸入端，電流采樣器的信號(hào)輸入端用于采集流過(guò)CUK變換器主電路濾波電容C2的電流ic2，電流采樣器的信號(hào)輸出端連接加法器的第四輸入端，加法器的輸出端連接比較器的同向輸入端，鋸齒波發(fā)生器的輸出端連接比較器的反向輸入端，比較器的輸出端連接除法器的輸入端，除法器的輸出端用于向CUK變換器主電路的功率開(kāi)關(guān)Sw的控制端輸送控制信號(hào)，鋸齒波發(fā)生器的信號(hào)輸入端用于連接CUK變換器主電路的輸入電壓vi。一種利用上述控制器進(jìn)行滑?？刂频姆椒?，其特征在于，它包括如下步驟：步驟1：第三電壓采樣器采集CUK變換器主電路的輸出電壓vo，第三電壓采樣器輸出的電壓為βvo，β為電壓采樣系數(shù)；同時(shí)，第一電壓采樣器采集CUK變換器主電路的輸入電壓vi，第一電壓采樣器輸出的電壓為βvi，β為電壓采樣系數(shù)；第二電壓采樣器采集CUK變換器主電路的電容C1兩端的電壓vC1，第二電壓采樣器輸出的電壓為βvC1，β為電壓采樣系數(shù)；電流采樣器采集流過(guò)CUK變換器主電路濾波電容C2的電流，電流采樣器對(duì)流過(guò)CUK變換器主電路濾波電容C2的電流進(jìn)行負(fù)比例處理后輸出給加法器；步驟2：第二減法器將輸入的參考電壓Vref與第三電壓采樣器輸出電壓值βvo相減，并將相減的結(jié)果輸入到乘法器進(jìn)行比例放大，比例放大后的結(jié)果進(jìn)入減法器與流過(guò)CUK變換器主電路電感L1的電感電流iL1進(jìn)行相減，相減后的結(jié)果進(jìn)入第一比例積分器進(jìn)行比例積分處理；同時(shí)減法器將輸入的參考電壓Vref與第三電壓采樣器輸出電壓值βvo相減的結(jié)果還送到第二比例積分器進(jìn)行比例積分處理；步驟3：減法器將第二電壓采樣器的輸出電壓βvC1與電壓采樣器的輸出電壓βvi相減，相減的結(jié)果送入到加法器；步驟4：加法器將電流采樣器對(duì)流過(guò)CUK變換器主電路濾波電容C2的電流ic2進(jìn)行負(fù)比例處理后的電流值、減法器輸出電壓量、第一比例積分器和第二比例積分器補(bǔ)償后的輸出量進(jìn)行相加處理，相加后輸出控制電壓Vc，控制電壓Vc進(jìn)入到比較器的同向輸入端；鋸齒波發(fā)生器輸出的鋸齒波信號(hào)Vramp進(jìn)入比較器的反相輸入端；比較器對(duì)控制電壓Vc和鋸齒波信號(hào)Vramp進(jìn)行比較操作后，得到固定頻率的脈沖寬度調(diào)制控制量ueq；步驟5：比較器輸出的固定頻率的脈沖寬度調(diào)制控制量ueq進(jìn)入除法器進(jìn)行除法處理得到滿足CUK變換器主電路的功率開(kāi)關(guān)SW驅(qū)動(dòng)電壓范圍的控制信號(hào)d，該控制信號(hào)d輸入到CUK變換器主電路1的功率開(kāi)關(guān)SW的控制端，通過(guò)調(diào)節(jié)比較器內(nèi)脈沖寬度調(diào)制處理的占空比來(lái)調(diào)節(jié)CUK變換器主電路的輸出電壓Vo穩(wěn)定。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明設(shè)計(jì)了上述由除法器、比較器、電流采樣器、加法器、第一電壓采樣器、第一減法器、第二電壓采樣器、第三電壓采樣器、第二減法器、乘法器、減法器、第一比例積分器、第二比例積分器、鋸齒波發(fā)生器組成的CUK變換器的滑模電流控制器，及控制方法，它通過(guò)減少CUK變換器的狀態(tài)變量，合理的選擇一個(gè)滑模面函數(shù)，有效的減小CUK變換器的穩(wěn)態(tài)誤差，并有效地提高了CUK變換器的動(dòng)態(tài)性能和魯棒性。而且，選取的兩個(gè)控制變量、固定頻率的鋸齒波發(fā)生器使其控制頻率固定，工程中實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，便于廣泛應(yīng)用。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)框圖；其中，1—CUK變換器主電路、2.1—除法器、2.2—比較器、2.3—電流采樣器、2.4—加法器、2.5—第一電壓采樣器、2.6—第一減法器、2.7—第二電壓采樣器、2.8—第三電壓采樣器、2.9—第二減法器、2.10—乘法器、2.11—減法器、2.12—第一比例積分器、2.13—第二比例積分器、2.14—鋸齒波發(fā)生器。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：如圖1所示的CUK變換器的滑模電流控制器，如圖1所示它包括除法器2.1、比較器2.2、電流采樣器2.3、加法器2.4、第一電壓采樣器2.5、第一減法器2.6、第二電壓采樣器2.7、第三電壓采樣器2.8、第二減法器2.9、乘法器2.10、減法器2.11、第一比例積分器2.12、第二比例積分器2.13、鋸齒波發(fā)生器2.14，所述第三電壓采樣器2.8的信號(hào)輸入端用于采集CUK變換器主電路1的輸出電壓vo，第三電壓采樣器2.8將CUK變換器主電路1的輸出電壓vo經(jīng)過(guò)比例變化變?yōu)棣聉o，第三電壓采樣器2.8的信號(hào)輸出端輸出βvo連接第二減法器2.9的反向輸入端，第二減法器2.9的正向輸入端為參考電壓Vref輸入端，第二減法器2.9的輸出端連接乘法器2.10的輸入端以及第二比例積分器2.13的輸入端，第二比例積分器2.13的輸出端連接加法器2.4的第一輸入端，乘法器2.10的輸出端連接減法器2.11的正向輸入端，減法器2.11的反向輸入端用于接收流過(guò)CUK變換器主電路1電感L1的電感電流，減法器2.11的輸出端連接第一比例積分器2.12的輸入端，第一比例積分器2.12的輸出端連接加法器2.4的第二輸入端，第二電壓采樣器2.7的信號(hào)輸入端用于采集CUK變換器主電路1電容C1兩端的電壓vC1，第二電壓采樣器2.7將CUK變換器主電路1電容C1兩端的電壓vC1經(jīng)過(guò)比例變化變?yōu)棣聉C1，第二電壓采樣器2.7的輸出端輸出βvC1連接第一減法器2.6的正向輸入端，第一電壓采樣器2.5的信號(hào)輸入端用于采集CUK變換器主電路1輸入電壓vi，第一電壓采樣器2.5用于將CUK變換器主電路1輸入電壓vi經(jīng)過(guò)比例變化變?yōu)棣聉i，第一電壓采樣器2.5的信號(hào)輸出端輸出βvi連接第一減法器2.6的反向輸入端，第一減法器2.6的輸出端連接加法器2.4的第三輸入端，電流采樣器2.3的信號(hào)輸入端用于采集流過(guò)CUK變換器主電路1濾波電容C2的電流ic2，電流采樣器2.3的信號(hào)輸出端連接加法器2.4的第四輸入端，加法器2.4的輸出端連接比較器2.2的同向輸入端，鋸齒波發(fā)生器2.14的輸出端連接比較器2.2的反向輸入端，比較器2.2的輸出端連接除法器2.1的輸入端，除法器2.1的輸出端用于向CUK變換器主電路1的功率開(kāi)關(guān)Sw的控制端輸送控制信號(hào)，鋸齒波發(fā)生器2.14的信號(hào)輸入端用于連接CUK變換器主電路1的輸入電壓vi。上述技術(shù)方案中，所述除法器2.1用于限制進(jìn)入向CUK變換器主電路1的功率開(kāi)關(guān)Sw的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度調(diào)制的幅值。上述技術(shù)方案中，所述鋸齒波發(fā)生器2.14用于產(chǎn)生固定頻率的鋸齒波，鋸齒波的幅值隨輸入電壓變化而產(chǎn)生比例變化，比較器2.2通過(guò)比較加法器2.4輸出信號(hào)和鋸齒波發(fā)生器2.14產(chǎn)生的信號(hào)從而生成固定頻率的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。一種利用上述控制器進(jìn)行滑?？刂频姆椒?，它包括如下步驟：步驟1：第三電壓采樣器2.8采集CUK變換器主電路1的輸出電壓vo，第三電壓采樣器2.8輸出的電壓為βvo，β為電壓采樣系數(shù)；同時(shí)，第一電壓采樣器2.5采集CUK變換器主電路1的輸入電壓vi，第一電壓采樣器2.5輸出的電壓為βvi，β為電壓采樣系數(shù)；第二電壓采樣器2.7采集CUK變換器主電路1的電容C1兩端的電壓vC1，第二電壓采樣器2.7輸出的電壓為βvC1，β為電壓采樣系數(shù)；電流采樣器2.3采集流過(guò)CUK變換器主電路1濾波電容C2的電流，電流采樣器2.3對(duì)流過(guò)CUK變換器主電路1濾波電容C2的電流進(jìn)行負(fù)比例處理后輸出給加法器2.4；步驟2：第二減法器2.9將輸入的參考電壓Vref與第三電壓采樣器2.8輸出電壓值βvo相減，并將相減的結(jié)果輸入到乘法器2.10進(jìn)行比例放大，比例放大后的結(jié)果進(jìn)入減法器2.11與流過(guò)CUK變換器主電路1電感L1的電感電流iL1進(jìn)行相減，相減后的結(jié)果進(jìn)入第一比例積分器2.12進(jìn)行比例積分處理；同時(shí)減法器2.9將輸入的參考電壓Vref與第三電壓采樣器2.8輸出電壓值βvo相減的結(jié)果還送到第二比例積分器2.13進(jìn)行比例積分處理；步驟3：減法器2.6將第二電壓采樣器2.7的輸出電壓βvC1與電壓采樣器2.5的輸出電壓βvi相減，相減的結(jié)果送入到加法器2.4；步驟4：加法器2.4將電流采樣器2.3對(duì)流過(guò)CUK變換器主電路1濾波電容C2的電流ic2進(jìn)行負(fù)比例處理后的電流值、減法器2.6輸出電壓量、第一比例積分器2.12和第二比例積分器2.13補(bǔ)償后的輸出量進(jìn)行相加處理，相加后輸出控制電壓Vc，控制電壓Vc進(jìn)入到比較器2.2的同向輸入端；鋸齒波發(fā)生器2.14)輸出的鋸齒波信號(hào)Vramp(為定頻率的鋸齒波信號(hào)，幅值隨輸入電壓的變化而成比例變化)進(jìn)入比較器2.2的反相輸入端；比較器2.2對(duì)控制電壓Vc和鋸齒波信號(hào)Vramp進(jìn)行比較操作后，得到固定頻率的脈沖寬度調(diào)制控制量ueq；步驟5：比較器2.2輸出的固定頻率的脈沖寬度調(diào)制控制量ueq進(jìn)入除法器2.1進(jìn)行除法處理得到滿足CUK變換器主電路1的功率開(kāi)關(guān)SW驅(qū)動(dòng)電壓范圍的控制信號(hào)d，該控制信號(hào)d輸入到CUK變換器主電路1的功率開(kāi)關(guān)SW的控制端，通過(guò)調(diào)節(jié)比較器2.2內(nèi)脈沖寬度調(diào)制處理的占空比來(lái)調(diào)節(jié)CUK變換器主電路1的輸出電壓Vo穩(wěn)定(當(dāng)輸出電壓變大時(shí)通過(guò)滑?？刂剖箍刂菩盘?hào)d的占空比減??；同理當(dāng)輸出電壓變小時(shí)滑模控制使控制信號(hào)d的占空比增大來(lái)保持輸出電壓的恒定)。上述技術(shù)方案的步驟5中通過(guò)調(diào)節(jié)比較器2.2內(nèi)脈沖寬度調(diào)制處理的占空比來(lái)調(diào)節(jié)CUK變換器主電路1的輸出電壓Vo穩(wěn)定在恒定電壓Vref/β，Vref為輸入到減法器2.9的參考電壓，β為第三電壓采樣器2.8的采樣系數(shù)。上述技術(shù)方案中，所述電流采樣器2.3對(duì)流過(guò)CUK變換器主電路1濾波電容C2的電流進(jìn)行負(fù)比例處理時(shí)的比例系數(shù)為-K3，其中，L1為CUK變換器主電路1的電感L1的電感值，β為電壓采樣系數(shù)；所述第二比例積分器2.13的比例積分補(bǔ)償系數(shù)為K1(Vref-βvo)+K2∫(Vref-βvo)dt，第一比例積分器(2.12)的比例積分補(bǔ)償系數(shù)為K1[K(Vref-βvo)-iL1]+K2∫[K(Vref-βvo)-iL1]dt，其中，Vref為輸入到減法器2.9的參考電壓，β為第三電壓采樣器2.8的電壓采樣系數(shù)，vo為CUK變換器主電路1的輸出電壓，dt表示Vref-βvo在時(shí)間上的變化率，iL1為流過(guò)CUK變換器主電路1電感L1的電感電流，K為乘法器2.10的比例放大系數(shù)(為定值)，L1為CUK變換器主電路1電感L1的電感值，β為電壓采樣系數(shù)，α1、α2、α3、α4為設(shè)定的滑模面系數(shù)，上述滑模面系數(shù)滿足滑?？刂频拇嬖跅l件和穩(wěn)定條件。上述的K1，K2，K3為所設(shè)計(jì)滑模電流控制器的固定增益系數(shù)。上述技術(shù)方案中為了得到脈沖寬度調(diào)制控制量ueq，需要首先選取輸入電感電流iL1和輸出電壓作為狀態(tài)變量，選取滑模面函數(shù)為S＝α1x1+α2x2+α3x3+α4x4，控制狀態(tài)變量的電流偏差x1，控制狀態(tài)變量的電壓偏差x2，控制狀態(tài)變量的電流和電壓偏差的積分x3，以及控制狀態(tài)變量的電流和電壓偏差的雙重積分x4，可以由下式表示x1=iref-iL1x2=Vref-βvox3=∫(x1+x2)dtx4=∫(∫(x1+x2))dt]]>其中，iref為CUK變換器主電路(1)的電感L1的參考電流值，結(jié)合CUK變換器的狀態(tài)空間模型，對(duì)上式進(jìn)行時(shí)間的微分處理可得上述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型，如下式所示x1·=d(iref-βiL1)dt=-KβC2iC2-vi-(1-u)vC1L1x2·=d(Vref-βvo)dt=-βC2iC2x3·=x1+x2=(K+1)(Vref-βvo)-iL1x4·=∫(x1+x2)dt=∫(K+1)(Vref-βvo)-iL1)dt]]>其中，vC1為CUK變換器主電路(1)的電容C1兩端的電壓，C2為CUK變換器主電路(1)的電容C2的電容值，iC2為CUK變換器主電路(1)中流過(guò)電容C2的電流值,u為CUK變換器主電路(1)開(kāi)關(guān)Sw控制量(開(kāi)通為1，斷開(kāi)為0)，當(dāng)滑模面函數(shù)S滿足時(shí)，可得到滑?？刂破鞯拿}沖寬度調(diào)制控制量ueq，為x1對(duì)時(shí)間的微分，為x2對(duì)時(shí)間的微分，為x3對(duì)時(shí)間的微分，為x4對(duì)時(shí)間的微分。上述技術(shù)方案的步驟4和步驟5中，為了使滑?？刂破饕訮WM的方式實(shí)現(xiàn)，需要對(duì)脈沖寬度調(diào)制控制量ueq進(jìn)行處理，使其包括一個(gè)控制信號(hào)vc和一個(gè)峰值為的鋸齒波信號(hào)vramp；結(jié)合CUK變換器的狀態(tài)空間方程對(duì)脈沖寬度調(diào)制控制量ueq進(jìn)行整理，得到控制信號(hào)vc和一個(gè)固定頻率的斜坡信號(hào)Vramp相除,如式1和公式2所示由于鋸齒波信號(hào)為固定頻率，這樣通過(guò)間接的方法實(shí)現(xiàn)定頻率PWM的滑?？刂疲簎eq=vcvramp^=1-K3iC2+βvi-K1(x1+x2)-K2∫(x1+x2)dtβvC1---(1)]]>vc=K1(Vref-βvo)+K2∫(Vref-βvo)dt+K1(K[Vref-βvo]-iL1)+K2∫(K[Vref-βvo]-iL1)dt-K3iC2+β(vC2-vi)vramp^=βvC2---(2)]]>其中，vi為CUK變換器主電路1輸入電壓，vo為CUK變換器主電路(1)的輸出電壓，vC2為CUK變換器主電路(1)中流過(guò)電容C2的電流值，且K1，K2，K3為所設(shè)計(jì)滑模控制器的固定增益系數(shù)，x1為控制狀態(tài)變量的電流偏差，x2為控制狀態(tài)變量的電壓偏差；控制信號(hào)vc和斜坡信號(hào)Vramp組成的等效控制信號(hào)ueq等于功率開(kāi)關(guān)SW的驅(qū)動(dòng)電壓范圍的控制信號(hào)d，即功率開(kāi)關(guān)SW驅(qū)動(dòng)的PWM占空比，通過(guò)實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)功率開(kāi)關(guān)SW驅(qū)動(dòng)的PWM占空比d來(lái)實(shí)現(xiàn)CUK變換器主電路1的滑?？刂?。本發(fā)明要得到控制信號(hào)vc和滑模面系數(shù)α1、α2、α3、α4需要滿足滑模控制的存在條件和穩(wěn)定條件(本發(fā)明主要是提出一個(gè)滑?？刂破鳎碪eq。為了得到Ueq，即得到未知的滑模面系數(shù)α1、α2、α3、α4，需要滿足存在條件(式3所示得到一個(gè)α1、α2、α3、α4的一個(gè)不等式組，可以得到一個(gè)滑模面系數(shù)的范圍值)和穩(wěn)定條件(將式4和式5帶入式6可以得到另一個(gè)滑模面系數(shù)的范圍值)，綜合兩個(gè)條件可以得到滑膜面系數(shù)，最終求出滑膜控制器脈沖寬度調(diào)制控制量ueq)；滿足存在條件是確保在滑模面附近的狀態(tài)軌跡將始終朝著滑模面的方向運(yùn)動(dòng)，為了滿足存在條件，必須滿足公式lims→0S·dS/dt＜0，將滑模面函數(shù)S帶入，存在條件如下式(3)所示：-K3iC2(min)+K1(x1(max)+x2(max))+K2x3(max)<βvi(min)K3iC2(max)-K1(x1(min)+x2(min))-K2x3(min)<β(vi(max)-vC1(ss))---(3)]]>其中vi(max)和vi(min)分別代表CUK變換器主電路1最大和最小的輸入電壓；vC1(ss)代表CUK變換器主電路1電容C1所期望的穩(wěn)態(tài)輸出電壓；ic2(max)和ic2(min)分別代表CUK變換器主電路1在滿載情況下的瞬間最大和最小流過(guò)電容C2的電流；x1(max)和x1(min)分別代表最大和最小CUK變換器主電路1控制輸出電流狀態(tài)變量的穩(wěn)態(tài)偏差，x2(max)和x2(min)分別代表CUK變換器主電路1控制輸出電壓狀態(tài)變量的穩(wěn)態(tài)偏差，x3(max)為x1(max)與x2(max)和的積分值，x3(min)與x1(min)和x2(min)和的積分值；所有這些參數(shù)可以從設(shè)計(jì)電壓的設(shè)計(jì)規(guī)范中得知，此外還可以對(duì)CUK變換器在理想開(kāi)環(huán)情況下進(jìn)行電腦仿真可以得出；滿足穩(wěn)定條件確?；瑒?dòng)模式運(yùn)動(dòng)下的系統(tǒng)的狀態(tài)軌跡總是會(huì)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的平衡點(diǎn)，對(duì)于所述穩(wěn)定條件來(lái)說(shuō)首先得出理想的滑模動(dòng)態(tài)，然后再分析穩(wěn)態(tài)的平衡點(diǎn)，通過(guò)對(duì)平衡點(diǎn)周?chē)睦硐牖瑒?dòng)動(dòng)態(tài)線性化，CUK變換器的數(shù)學(xué)建模中的狀態(tài)量(如電壓、電流等)由直流分量和交流分量?jī)刹糠纸M成，可得式(4)：diL1^dt=a11iL1^+a12vC2^+a13iL2^+a14vo^+a15∫iL1^dt+a16∫vo^dtdvC1^dt=a21iL1^+a22vC2^+a23iL2^+a24vo^+a25∫iL1^dt+a26∫vo^dtdiL2^dt=a31iL1^+a32vC2^+a33iL2^+a34vo^+a35∫iL1^dt+a36∫vo^dtdvo^dt=a41iL1^+a42vC2^+a43iL2^+a44vo^+a45∫iL1^dt+a46∫vo^dtd[∫iL1^dt]dt=a51iL1^+a52vC2^+a53iL2^+a54vo^+a55∫iL1^dt+a56∫vo^dtd[∫vo^dt]dt=a61iL1^+a62vC2^+a63iL2^+a62vo^+a65∫iL1^dt+a66∫vo^dt---(4)]]>其中，a21=K1VoViRLC1β+ViC1VC1,a23=K3VoViRLC1β-VoC1(Vi+Vo),a24=(K1KRLβ-K3)VoViRL2C1β,a25=K2VoViRLC1β,]]>a26=K2KVoViRLC1,a31=-K1βL2,a32=1L2,a33=-K3βL2,a34=K3RLL2β-KK1L2,a35=-K2βL2,]]>a12＝a22＝0，a41＝a42＝a45＝a46＝0，a51＝a52＝a53＝a54＝a55＝a56＝0，a61＝a62＝a63＝a64＝a65＝a66＝0，另外，表示流過(guò)CUK變換器主電路(1)電感iL1電流的交流分量，表示CUK變換器主電路(1)濾波電容C2電壓的交流分量，表示CUK變換器主電路(1)濾波電容C2電壓的交流分量，表示流過(guò)CUK變換器主電路(1)濾波電感L2電流的交流分量，表示CUK變換器主電路(1)輸出電壓的交流分量；得到線性化后的CUK變換器控制系統(tǒng)的特征方程，如下式(5)所示：s-a110-a13-a14-a15-a16-a21s-a23-a24-a25-a26-a31-a32s-a33-a34-a35-a3600-a43s-a4400-1000s000-100s=s6+p1s5+p2s4+p3s3+p4s2+p5s+p6=0]]>p1＝-a11-a33-a44p2＝a11a33+a11a44+a33a44-a13a31-a15-a23a32-a34a43-a36p3＝a11a33a32+a11a34a43+a11a36+a13a31a44+a15a33+a15a44+a23a32a44+a36a44-a11a33a44-a13a25a32-a11a23a32a44-a11a36a44-a13a25a32-a14a21a32a43-a15a33a44-a16a21a32-a16a35p4＝a11a24a32a43+a11a26a32+a13a21a32a44+a13a35a44+a15a23a32+a15a34a43+a15a36+a16a31a44+a26a32a44+a35a43-a11a23a32a44-a11a36a44-a13a25a32-a14a21a32a43-a15a33a44-a16a21a32-a16a35p5＝a13a24a32a44+a15a24a32a43+a15a26a32+a16a21a32a44+a16a35a44-a11a26a32a44-a14a25a32a43-a14a43-a15a23a32a44-a15a36a44-a16a25a32-a13a25a32p6＝a16a25a32a44-a15a26a32a44(5)應(yīng)用勞斯判據(jù)到特征方程式(5)中，當(dāng)下式(6)中的條件都滿足時(shí)，表示系統(tǒng)將是一個(gè)穩(wěn)定系統(tǒng)；p1>0p2>p3p1p3>p1p4-p5p2-p3/p1p4>p5p1+p5(p2-p1/p3)-p1p6p3-(p1p4+p5)/(p2-(p3/p1))p5>p1p6p2-p3/p1+p6(p3-(p1p4-p5)/p2-p3/p1)p5/p1+(p5(p2-p3/p1)-p1p6)/p3-(p1p4+p5)-(p2-(p3/p1))p6>0---(6)]]>通過(guò)在穩(wěn)定條件中應(yīng)用勞斯判據(jù)方法，即解式(4)和(5)并帶入到式(6)，可以得到一個(gè)控制器系數(shù)滑模面系數(shù)α1、α2、α3、α4，的范圍；然后通過(guò)前面所提到的存在條件式(3)，可以得到另一個(gè)滑模面系數(shù)α1、α2、α3、α4的范圍值，綜合穩(wěn)定條件和存在條件可以最終確定滑模面系數(shù)α1、α2、α3、α4的值，最終可以確定滑模控制器的脈沖寬度調(diào)制控制量ueq。本說(shuō)明書(shū)未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3