一種基于擾動觀測的Boost電路裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電子變換器控制領(lǐng)域，更具體的說涉及消除Boost電路的非線性 因素和干擾的理論方法和實現(xiàn)電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，Boost型變換器廣泛應用于各類直流Boost場 合，如光伏發(fā)電、激光電源、電動與混合動力汽車、LED照明以及新能源并網(wǎng)等領(lǐng)域。然而， 由于Boost變換器的數(shù)學模型存在非線性和非最小相位特性，給系統(tǒng)控制的設(shè)計帶來很大 不便。另外，當系統(tǒng)中非線性因素或者擾動較大時，在線性控制器作用下，想要滿足高精度 的穩(wěn)壓控制要求是很困難的。
[0003] 值得注意的是，在控制設(shè)計時，若能將未建模動態(tài)和參數(shù)不確定性視為系統(tǒng)干擾， 通過設(shè)計擾動觀測器對干擾進行有效地估計和補償，則能顯著提高系統(tǒng)性能。擾動觀測器 具有結(jié)構(gòu)簡單，計算量小且能很好滿足實時需要等特點，目前已廣泛應用于數(shù)控，磁盤驅(qū) 動，伺服系統(tǒng)等領(lǐng)域中。
[0004] 鑒于以上優(yōu)點，將擾動觀測器應用于Boost電路控制中，既不需要改變原來的控 制器結(jié)構(gòu)，又可以提高系統(tǒng)干擾抑制能力，大大改善系統(tǒng)的性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 由于Boost變換器數(shù)學模型中存在非線性和非最小相位問題，導致其傳遞函數(shù)無 法直接獲得。同時，由于系統(tǒng)存在模型攝動、輸入電壓波動和負載變化等問題，導致輸出電 壓精確性難以保證。為了解決上述問題，本發(fā)明利用Boost電路小信號傳遞函數(shù)替代其原 傳遞函數(shù)，設(shè)計了一種基于補償策略的擾動觀測器來提高電路的擾動抑制能力。具體技術(shù) 方案如下：
[0006] -種基于擾動觀測的Boost電路裝置，包括Boost電路模塊、電壓采集模塊、控制 器模塊、補償1模塊、補償2模塊、PWM發(fā)生模塊和擾動觀測器模塊；所述Boost電路模塊連 接電壓采集模塊，所述電壓采集模塊連接所述控制器模塊，所述控制器模塊連接所述補償1 模塊，所述補償1模塊連接所述PWM發(fā)生模塊，所述PWM發(fā)生模塊連接所述Boost電路模塊， 所述電壓采集模塊的一個輸出端、所述補償1模塊的輸出端、所述補償2模塊的輸出端均與 所述擾動觀測器模塊相連接，所述擾動觀測器模塊的輸出端與所述補償1模塊的一個輸入 端相連接；
[0007] 所述擾動觀測器模塊包括第一串聯(lián)模塊，第二串聯(lián)模塊和比較模塊，所述第一串 聯(lián)模塊的輸出端、所述第二串聯(lián)模塊的輸出端均連接所述比較模塊的輸入端；所述第一串 聯(lián)模塊包括微分環(huán)節(jié)電路、第一慣性環(huán)節(jié)電路、第二慣性環(huán)節(jié)電路，所述微分環(huán)節(jié)電路、第 一慣性環(huán)節(jié)電路、第二慣性環(huán)節(jié)電路相串聯(lián)；所述第二串聯(lián)模塊包括第三慣性環(huán)節(jié)電路、第 四慣性環(huán)節(jié)電路、比例微分環(huán)節(jié)電路和加法電路，所述第三慣性環(huán)節(jié)電路、第四慣性環(huán)節(jié)電 路、比例微分環(huán)節(jié)電路和加法電路相串聯(lián)；
[0008] 所述控制器模塊為PID控制模塊，所述PID控制模塊的輸入為所述電壓采集模塊 的輸出電壓隊，利用基準電壓Uref和U^的差值進行比例和積分，來得到控制量Uy所述PID 控制模塊的輸出量連接所述補償1模塊；
[0009] 所述補償1模塊用于把擾動觀測器模塊估計的擾動值作為補償量，對控制器模塊 輸出信號進行補償；
[0010] 所述補償2模塊用于補償擾動的觀測值與實際值之間的誤差；
[0011] 所述PWM發(fā)生模塊用于將補償1模塊的輸出控制量與鋸齒波進行比較，產(chǎn)生PWM 波，PWM模塊的輸入端為補償1模塊輸出的控制信號u，輸出端將產(chǎn)生的PWM波S送入Boost 電路模塊的輸入端。
[0012] 進一步，所述微分環(huán)節(jié)電路包括電阻R24、R25,電容C7,運算放大器U8B;所述R24 與C7并聯(lián)后的一端作為微分環(huán)節(jié)電路的輸入端、所述R24與C7并聯(lián)后的另一端連接U8B 的輸入負端，所述R25 -端連接U8B的輸入負端、所述R25另一端連接U8B的輸出端，所述 U8B的輸入正端接地，所述U8B的輸出端作為微分環(huán)節(jié)電路的輸出端；
[0013] 所述微分環(huán)節(jié)電路的輸入端作為所述第一串聯(lián)模塊的輸入端；
[0014] 所述第一慣性環(huán)節(jié)電路包括電阻R26、R27,電容C8,運算放大器U6B;所述R27與 所述C8并聯(lián)后的兩端分別連接U6B的輸入負端和U6B的輸出端，所述R26 -端作為第一慣 性環(huán)節(jié)電路的輸入端，所述R26的另一端連接U6B的輸入負端，所述U6B的輸入正端接地， 所述U6B的輸出端作為第一慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端；
[0015] 所述第一慣性環(huán)節(jié)電路的輸入端與所述微分環(huán)節(jié)電路的輸出端相連接；
[0016] 所述第二慣性環(huán)節(jié)電路包括電阻R28、R29,電容C9,運算放大器U7B;所述R29與 所述C9并聯(lián)后的兩端分別連接U7B的輸入負端和U7B的輸出端，所述R28 -端作為第二慣 性環(huán)節(jié)電路的輸入端，所述R28的另一端連接U7B的輸入負端，所述U7B的輸入正端接地， 所述U7B的輸出端作為第二慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端；
[0017] 所述第二慣性環(huán)節(jié)電路的輸入端與所述第一慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端相連接，所述 第二慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端作為所述第一串聯(lián)模塊的輸出端。
[0018] 進一步，所述第三慣性環(huán)節(jié)電路包括電阻R12、R13,電容C4,運算放大器U3A;所述 R13與C4并聯(lián)后的兩端分別連接U3A的輸入負端和U3A的輸出端，所述R12的一端作為第 三慣性環(huán)節(jié)電路的輸入端，所述R12的另一端連接所述U3A的輸入負端，所述U3A的輸入正 端接地，所述U3A的輸出端作為第三慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端；
[0019] 所述第三慣性環(huán)節(jié)電路的輸入端與所述電壓采集模塊的輸出電壓隊相連接；
[0020] 所述第四慣性環(huán)節(jié)電路包括電阻R14、R15,電容C5,運算放大器U3B;所述R15與 C5并聯(lián)后的兩端分別連接U3B的輸入負端和U3B的輸出端，所述R14的一端作為第四慣性 環(huán)節(jié)電路的輸入端，所述R14的另一端連接所述U3B的輸入負端，所述U3B的輸入正端接 地，所述U3B的輸出端作為第四慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端；
[0021] 所述第四慣性環(huán)節(jié)電路的輸入端與所述第三慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端相連接；
[0022] 所述比例微分環(huán)節(jié)電路包括電阻R16、R17,電容C6,運算放大器U4A;所述R16與 所述C6并聯(lián)后的一端作為比例微分環(huán)節(jié)電路的輸入端，所述R16與所述C6并聯(lián)后的另一 端連接U4A的輸入負端，所述R17的兩端分別連接所述U4A的輸入負端和輸出端，所述U4A 的輸入正端接地，所述U4A的輸出端作為比例微分環(huán)節(jié)電路的輸出端；
[0023] 所述比例微分環(huán)節(jié)電路的輸入端與所述第四慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端相連接；
[0024] 所述加法電路包括電阻R18、R19、R20,運算放大器U9B;所述R18的一端作為加法 電路的第一輸入端，所述R18的另一端連接所述U9B的輸入負端，所述R19的一端作為加法 電路的第二輸入端，所述R19的另一端連接所述U9B的輸入負端，所述R20的兩端分別連接 U9B的輸入負端和輸出端，所述U9B的輸入正端接地，所述U9B的輸出端作為加法電路的輸 出立而；
[0025] 所述加法電路的第一輸入端連接所述比例微分環(huán)節(jié)電路的輸出端，所述加法電路 的第二輸入端連接所述電壓采集模塊的輸出電壓^，所述加法電路的輸出端為所述第二串 聯(lián)模塊的輸出端。
[0026] 進一步，所述比較模塊包括電阻R30、R31、R32,運