DC-DC变换器新型趋近律滑模控制

针对DC-DC变换器中传统等速趋近律趋近时间长、抖振严重的问题,提出了一种新型趋近律控制方法,用于提高滑模变结构控制系统中趋近滑模面的速度、抑制滑模固有的抖振问题。同时,在传统的滑模电压控制(SMVC)的Buck变换器数学模型基础上,增加了电感电流状态变量,给出了Buck变换器数学模型。最后,利用新型趋近律对Buck变换器滑模控制器进行了设计,并且与PI控制器、等速趋近律方法进行了比较。仿真结果表明,所提的控制方法能够有效地提高系统的静态、动态特性与鲁棒性。     

基于FPGA的比例积分滑模控制DC/DC变换器研究

针对DC/DC Buck变换器的动、静态性能要求,从Buck变换器状态方程出发,设计电感电流、输出电压及其积分的线性组合滑模面,并利用该滑模面证明比例积分滑模控制的存在条件及稳定性条件,构建基于FPGA控制的Buck变换器实验平台并加以验证。据此,实现所提出的算法对Buck变换器的控制。理论分析和实验结果表明,所提出的比例积分滑模变结构控制比传统的双闭环PI控制在系统参数变化、供电电压变化以及外部干扰情况下,都具有更好的鲁棒性,具有控制精度高和动态响应速度快的特点。     

滞环调制全局滑模控制Buck变换器设计

研究Buck变换器的瞬态特性与全局滑模系数的关系,分析滑态移动参数的选取方法,给出一种实现全局切换函数的方法。分析Buck变换器稳态工作时的输出电压纹波,提出全局滑模控制Buck变换器的瞬态情形的判定条件。利用Matlab/Simulink实现全局滑模控制器并进行仿真研究。仿真和实验结果表明,全局滑模控制Buck变换器的瞬态情形判定条件和瞬态初值赋定方法正确有效,全局滑模系数和滑态移动参数的选取方法合理,全局滑模控制较传统滑模控制具有相近的负载瞬态特性和更好的鲁棒性。     

Buck变换器多幂次趋近律滑模控制研究

为使Buck变换器输出电压响应速度快、增强系统鲁棒性及控制精度,削弱传统滑模控制的抖振现象,提出了一种基于多幂次趋近律的滑模控制策略。根据Buck变换器工作模式,利用状态空间平均化法建立了数学模型,并基于多幂次趋近律设计了对应的滑模控制器。仿真和实验结果表明,相对于传统PI控制策略,采用基于多幂次趋近律的滑模控制策略可使Buck变换器动态响应更快,鲁棒性更好。     

基于改进幂次趋近律的Buck变换器滑模控制方法研究

为进一步提高Buck变换器输出电压的快速性和稳定性,在幂次趋近律和变速趋近律基础上,提出一种基于改进幂次趋近律的滑模控制方法。该控制方法不仅提高系统动态性能,而且可以根据系统状态自适应调节滑模抖振,直至收敛于平衡点。当系统受到有界外部扰动时,滑模面及其导数能够收敛至平衡点附近的邻域内。将该滑模控制方法应用于Buck变换器三阶滑模控制器,并给出滑模面参数的选择范围。通过仿真和实验结果,证实了基于改进幂次趋近律的Buck变换器滑模控制方法的有效性。     

Buck变换器非线性控制器设计

针对Buck变换器的非线性特性,提出了采用反步法和反步滑模法控制非线性系统的控制策略。基于对Buck变换器数学模型的分析,论述了反步法控制器的设计,实现了当Buck变换器参数发生变化时,电容电压和电感电流对给定参考信号较好的跟踪;将反步法与滑模控制相结合,设计了反步滑模控制器,进一步改善了系统的跟踪性能。使用System Generator在Matlab环境下进行系统建模及仿真研究,结果表明,反步法和反步滑模法的非线性系统控制器效果良好。     

双向DC/DC变换器滑模控制新方案研究

根据双向DC/DC变换器在电感电流连续模式(CCM)和断续模式(DCM)下的电路特性,以双向Buck变换器为例,提出了一种新型滑模控制策略,通过对双向Buck变换器在CCM和DCM下的建模分析,给出了改进的滑模控制矩阵方程和控制规则,并且讨论推导了此时的滑模存在条件和稳定条件,给出了结合滞环控制的滑模控制器设计方案。实验结果证明,该滑模控制系统具有良好的鲁棒性和快速的动态响应速度。     

控制受限滑模控制Buck变换器设计

分析控制受限的传统滑模控制Buck变换器的滑动模态区与滑模系数和Buck变换器电路参数的数量关系,结合滑模控制开关变换器的主电路参数和性能要求,给出实现系统期望性能指标的滑模系数的设计方法,获得无输出电压振荡的滑模控制Buck变换器。仿真和实验结果验证了提出的滑模系数设计方法的有效性和可行性。     

基于∑-△调制器的Boost变换器的滑模变结构控制

针对常规滑模变结构控制器应用于电流连续型Boost变换器中,存在开关频率不固定等问题,提出了一种基于∑-Δ调制器的滑模变结构控制方法。该方法选定反映控制目的的滑模面后,引入指数趋近律的方法来设计滑模变结构控制器,控制器的输出经∑-Δ调制后驱动开关管;通过对控制参数的调节,可实现Boost变换器动态性能与稳态性能之间的平衡。仿真结果表明,采用所设计滑模变结构控制器的Boost变换器开关频率固定,启动性能可调,对输入电压扰动及负载大幅度突变具有较强的鲁棒性。     

Buck变换器最优负载瞬态特性分析

分析电感电流连续工作模式(continuous conduction mode,CCM)Buck变换器的最优负载瞬态响应过程,通过负载跃变阈值概念的提出,获得负载突变时Buck变换器输出电压的最优超调量(跌落量)和稳态调节时间,仿真分析和实验研究结果表明,Buck变换器在负载跃变时存在最优瞬态工作过程。研究最优负载瞬态特性在滑模控制Buck变换器中的应用,仿真研究结果表明,最优负载瞬态特性的研究对Buck变换器主电路参数和控制策略的设计与实现具有重要的指导意义。     

Buck变换器的电压电流双闭环终端滑模控制

针对传统单闭环线性滑模控制Buck变换器中存在的响应速度慢、稳态精确度低等问题,提出一种电容电压/电感电流双闭环终端滑模控制方法。考虑负载电阻未知情况,设计负载估计器,限制负载电流在额定范围内以实现过流保护;基于基尔霍夫定律建立Buck变换器在开关导通和关断两种情况下的统一微分方程模型。针对外环电容电压环和内环电感电流环,分别设计终端滑模控制器和线性滑模控制器以满足其不同的控制性能要求,实现电容和电感非线性器件的瞬态性能控制,并在有限时间内输出期望的直流电压。基于滑模存在条件,推导出保证Buck变换器在开关导通和关断两种情况下的统一稳定条件。与传统单闭环线性滑模控制方法的仿真对比证明所提控制方法的有效性和可行性。     

基于幂次混合趋近律的Buck变换器滑模控制方法研究

针对基于传统指数趋近律的Buck变换器滑模控制方法存在收敛速度慢、动态响应不平滑等缺点,提出一种基于幂次混合趋近律的滑模控制方法。引入幂次项,提高系统收敛速度;引入反双曲正弦函数项,减少超调量,随系统状态调节滑模抖振。系统平衡点附近的抖振由反双曲正弦函数参数决定,给出切换带详细计算方法。幂次混合趋近律具有二阶滑模特性,系统能在有限时间内到达滑模面。将该方法应用于Buck变换器二阶滑模控制器,给出滑模面参数选择方法。仿真和实验数据表明,提出的幂次混合趋近律滑模控制方法能有效提高系统收敛速度,减小超调量,增强稳态精度。     

分数阶Buck变换器的最优pIλDμ控制

利用分数阶微积分理论建立Buck变换器的分数阶数学模型和分数阶状态平均模型,研究分数阶Buck变换器的电感分数阶次α、电容分数阶次β对其频域特性的影响。基于Buck变换器的分数阶模型,提出分数阶PI_λD_μ控制方法,构建基于电压型控制的分数阶Buck变换器反馈控制系统,利用遗传算法对分数阶PI_λD_μ控制器参数进行优化整定以获取系统最优控制性能,仿真实验结果表明系统在输入电压扰动、负载扰动下均获得良好的动态、稳态性能,对反馈控制系统参考电压扰动有良好的跟随性能,该方法可以改善分数阶Buck变换器系统的综合控制性能,提高系统的控制鲁棒性。     

DC/DC变换器的一种无源化控制方案

针对DC/DC开关变换器的非线性控制问题,在电流连续型Buck变换器仿射非线性模型的基础上,通过非线性坐标变换,得到其标准链式结构,采用非线性系统无源化方法设计出系统的反馈镇定控制器,得到了一种无源化控制方案。仿真结果表明,所设计的控制器对负载扰动具有很强的鲁棒性,且控制器简单易实现,实现了对Buck变换器中电感电流和电容电压的有效控制。     

新型Buck逆变器3阶滑模控制策略

为提高滑模控制变换器的稳态精度,针对一种由两组独立对称的双向Buck变换器组合的新型DC/AC逆变器拓扑提出了3阶滑模控制策略。基于系统等效电路的动态模型,采用李导数给出了3阶连续滑模控制器详细分析和设计,并给出了滑模面系数的选取方法。该文还采用映射法把三维轨迹化为两维情况,简化分析过程,且运用相平面法形象描述滑模切换区和滑模运动。实验结果证明此3阶滑模控制策略较好地改善了系统的稳态性能,同时具有良好的动态性能。