一種直流-直流轉(zhuǎn)換器控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于自動控制應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于直流-直流轉(zhuǎn)換器的雙 重積分滑?？刂品椒ā?技術(shù)背景
[0002] 由于化石燃料的大量使用，環(huán)境問題和能源危機(jī)成為當(dāng)今社會的焦點(diǎn)。作為未來 能源問題的解決途徑，清潔能源為人類指明了方向。目前，各種能源大多轉(zhuǎn)換成電能被應(yīng)用 于各行業(yè)中。然而，清潔能源是不穩(wěn)定的，不能直接應(yīng)用，所以需要基于開關(guān)控制的電力變 換器來得到穩(wěn)定和可利用的電能。高可靠的硬件電路和優(yōu)越的控制策略是獲得高性能功率 變換系統(tǒng)不可或缺的條件。
[0003] 隨著現(xiàn)代電力電子器件制造技術(shù)的發(fā)展，功率半導(dǎo)體開關(guān)器件性能不斷提高，這 為實(shí)現(xiàn)電力電子開關(guān)系統(tǒng)的高性能提供了必要的硬件支持。然而，由于直流變換控制技術(shù) 大都建立在系統(tǒng)模型基礎(chǔ)之上，且轉(zhuǎn)換器本身是時(shí)變、高階、離散和強(qiáng)非線性系統(tǒng)，想要得 到精確的解析模型非常困難；同時(shí)，隨著直流-直流轉(zhuǎn)換器的性能要求不斷提高，在動態(tài)切 換方面不但要求動態(tài)響應(yīng)速度要快，還要求切換要平滑。但是，傳統(tǒng)線性控制技術(shù)的控制效 果非常有限，即當(dāng)系統(tǒng)工作在高頻或外部擾動較大時(shí)，這些控制策略會導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)超調(diào) 大、調(diào)節(jié)時(shí)間長、魯棒性差以及穩(wěn)態(tài)誤差大等問題，很難滿足實(shí)際指標(biāo)需求，而最新發(fā)展的 智能控制技術(shù)又比較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)較困難。相比而言，滑模變結(jié)構(gòu)控制方法非常適合于時(shí)變、 高階、離散和強(qiáng)非線性系統(tǒng)?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制具有的參數(shù)不變性能保證直流-直流轉(zhuǎn)換器 不受某些外部擾動的影響，在保證其穩(wěn)定性的同時(shí)快速響應(yīng)。因此，作為一種非線性控制方 法，滑模控制非常適合于解決直流-直流轉(zhuǎn)換器工作過程中高頻或外部擾動大時(shí)存在的問 題。
[0004] 將滑?？刂婆cPID控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制方法結(jié)合使用，可以得到更好 的控制效果，但這會導(dǎo)致控制電路設(shè)計(jì)復(fù)雜、控制程序編寫繁瑣，使硬件實(shí)現(xiàn)元器件多、體 積龐大、靈活性差。然而，通過在滑模切換面中加入系統(tǒng)變量誤差的雙重積分項(xiàng)，從而解決 其求導(dǎo)過程中階數(shù)降低的問題，增強(qiáng)滑?？刂破骺刂颇芰?，提高直流-直流轉(zhuǎn)換器的動靜 態(tài)特性；同時(shí)，該方法具有普遍適用性，可應(yīng)用于多種直流_直流轉(zhuǎn)換器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種直流-直流轉(zhuǎn)換器控制方法，通過在滑模切換面中引入系統(tǒng) 變量誤差的雙重積分項(xiàng)，解決了滑模切換面求導(dǎo)過程導(dǎo)致的階數(shù)降低問題，增強(qiáng)了滑?？?制器的控制能力，從而有效地提高了系統(tǒng)的動靜態(tài)性能，使變換器動態(tài)響應(yīng)更迅速、超調(diào)更 小、魯棒性更強(qiáng)、穩(wěn)態(tài)誤差更小。
[0006] 本發(fā)明提供了一種基于上述的控制方法，該方法包括以下步驟：
[0007] 1.建立系統(tǒng)狀態(tài)空間模型；
[0008] 2?構(gòu)建雙重積分滑模切換面函數(shù)S;
[0009] 3.求解等效控制信號u6q ;
[0010] 4.求解控制信號v。和幅值為vramp的斜坡信號^@ ;
[0011] 5.求解開關(guān)信號d;
[0012] 6.調(diào)節(jié)雙重積分滑?？刂破髦懈鞅壤禂?shù)，完成雙重積分滑?？刂破髟O(shè)計(jì)。
【附圖說明】
[0013] 圖1是直流-直流轉(zhuǎn)換器雙重積分滑?？刂平Y(jié)構(gòu)框圖
[0014] 圖2是直流_直流轉(zhuǎn)換器雙重積分滑?？刂品椒鞒虉D
[0015] 圖3是雙重積分滑模控制流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0017] 圖2為本發(fā)明提供的直流_直流轉(zhuǎn)換器雙重積分滑模控制方法流程圖，該方法包 括以下步驟：
[0018] 步驟S201，通過對轉(zhuǎn)換器各儲能元件進(jìn)行分析，確定元件之間能量關(guān)系，根據(jù)歐姆 定律、基爾霍夫定律等列寫關(guān)系式，建立系統(tǒng)狀態(tài)空間模型，如式（1)所示。
[0019]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種直流-直流轉(zhuǎn)換器的雙重積分滑?？刂品椒?，其特征在于：通過在滑模切換面 函數(shù)S中引入系統(tǒng)變量誤差的雙重積分項(xiàng)，能有效地解決切換面函數(shù)S求導(dǎo)過程導(dǎo)致的階 數(shù)降低的問題，增強(qiáng)滑模控制器控制能力，提高變換器動靜態(tài)特性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述雙重積分滑模控制方法，其特征在于：所述滑模切換面函數(shù)S 由三項(xiàng)構(gòu)成，即系統(tǒng)變量的誤差、誤差的積分項(xiàng)以及誤差的雙重積分項(xiàng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述雙重積分滑?？刂品椒?，其特征在于：求解得到的等效控制 中包含系統(tǒng)變量誤差的積分項(xiàng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述雙重積分滑?？刂品椒?，其特征在于：求得的控制信號V。中也 包含系統(tǒng)變量誤差的積分項(xiàng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙重積分滑模控制方法，其特征在于：開關(guān)信號d(占空比） 是由控制信號v。和斜坡信號;;胃:共同作用產(chǎn)生的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述開關(guān)信號d，其特征在于：該信號是通過將控制信號V。和斜坡 信輯;&較，并根據(jù)轉(zhuǎn)換I白勺變^特性共同決定得到白勺。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于直流-直流轉(zhuǎn)換器的雙重積分滑模變結(jié)構(gòu)控制方法，本發(fā)明通過在滑模切換面中引入系統(tǒng)變量誤差的雙重積分項(xiàng)，解決了滑模切換面求導(dǎo)過程導(dǎo)致的滑模控制器階數(shù)降低的問題，增強(qiáng)了滑模控制器的控制能力，從而有效地提高系統(tǒng)的動靜態(tài)性能。利用這種控制方法，可以很好地避免滑?？刂婆c其他控制方法結(jié)合使用而導(dǎo)致的設(shè)計(jì)復(fù)雜、靈活性差等缺點(diǎn)；同時(shí)，該方法還具有普遍適用性，可應(yīng)用于多種直流-直流轉(zhuǎn)換器。
【IPC分類】H02M3-00
【公開號】CN104868713
【申請?zhí)枴緾N201410065384
【發(fā)明人】樸昌浩, 江超, 趙鐘斗, 祿盛
【申請人】重慶郵電大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2014年2月26日