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。     

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。     

Y源高增益DC-DC变换器滑模控制技术的研究

针对传统升压电路升压能力不足的缺陷,提出一种新型耦合电感高增益直流变换器（Fibonacci switch capacitor-Y sources DC-DC converter,FSCYS）。采用动态响应性能和鲁棒性能优越的滑模变结构控制,实现了优于PID控制的直流闭环滑模控制器设计。利用Matlab/Simulink软件仿真及实验对比了两种控制方式在输入电压和负载扰动下的动态性能。仿真和实验表明：滑模变结构控制以其简单的建模方式、超快的动态响应和较强的鲁棒性等特点适合高阶直流变换器的闭环控制。     

三相电压型PWM整流器滑模控制算法研究

三相电压型PWM整流器通常采用传统的线性双闭环控制器结构,由于PI控制的滞后性,双闭环PI控制难以保证系统在扰动下具有良好的动态性能。考虑三相电压型PWM整流器的非线性特征,利用滑模变结构对外部干扰和系统参数变化的强鲁棒性,设计了一种采用滑模变结构非线性控制算法。在Matlab/Simulink中搭建了PWM整流器控制系统仿真模型。滑模变结构控制算法与双闭环PI控制算法调节性能的对比表明,滑模变结构控制算法具有更好的动稳态性能。     

基于PWM的积分滑模控制单相AC／DC Boost变换器

以AC／DC Boost变换器为主拓扑,提出基于PWM的滑模变结构电流内环控制与PI调节器电压外环控制相结合的综合控制系统。可以使开关切换采用固定的开关频率,消除了传统滑模控制因切换频率不固定带来缺陷。仿真和研究结果表明,这种控制系统设计兼有滑模控制动态性能、鲁棒性好与PI调节器稳定性好的优点。     

一种宽工作范围Boost电路的滑模变结构控制策略研究

由于Boost变换器自身非线性以及非最小相位的结构特点,传统PI控制器能够保证Boost变换器在所设计的额定工作点附近稳定工作,并取得良好的动态和稳态性能。当Boost变换器的工作状态与额定点发生较大偏差时,其稳定性就无法保证。因此针对Boost变换器在偏离额定工作状态下的稳定性以及动态性能不足的问题,提出了一种滑模变结构控制与PI控制器相结合的控制策略。内环为采用电感电流为反馈量的滑模控制器,外环采用以输出电容电压为反馈量的PI控制器,并在滑模控制器中引入指数趋近律改善性能,提高了Boost变换器在宽范围工作下的稳定性和动态性能。基于Boost变换器模型,针对所提出的控制策略进行控制器参数设计,最后通过仿真与实验验证了控制策略的可行性与有效性。     

基于FPGA的开关电源模糊滑模控制器研究

设计了一种将模糊控制和传统滑模变结构控制相结合的模糊滑模变结构控制器。该控制器简化了模糊控制器的输入,同时柔化了控制信号,减轻了一般滑模变结构控制的抖振现象。仿真结果表明,所设计的模糊滑模变结构控制器与一般滑模变结构控制器相比,具有更好的控制效果、鲁棒性和动态性能,有效降低了抖振。利用现场可编程门阵列(FPGA)实现了所研究的数字控制器,并对高频开关电源样机进行了有效控制,证明了所提方法的有效性。     

AC/DC Buck-Boost PFC变换器滑模变结构及PI调节器综合控制

以AC/DC Buck-Boost PFC变换器为主拓扑,提出滑模变结构电流内环控制与PI调节器电压外环控制相结合的综合控制系统,以实现变换器高性能的单位功率因数校正.仿真和实验研究结果表明,这种控制系统设计兼有滑模控制动态性能、鲁棒性好与PI调节器稳定性好的优点.     

PMSM的线性-滑模变结构直接转矩控制研究

为了改善永磁同步电机直接转矩控制系统的控制性能,提出将直接转矩控制与线性-滑模变结构控制相结合的策略,分别采用转矩、磁链线性-滑模混合型控制器取代了传统直接转矩控制中的滞环或PI控制器,该控制器通过调节增益实现线性控制与滑模开关控制的平衡关系。仿真及实验结果表明,这种控制策略不仅保留了线性控制响应快的特点,同时使系统具有强的鲁棒性,减小了磁链及转矩脉动,系统的动态、静态品质优良。     

Buck变换器滑模控制的研究与实现

研究滑模变结构控制策略在Buck变换器中的应用,提出基于PWM技术的滑模控制器,解决Buck变换器滑模变结构控制性能受元器件开关速度影响的问题;设计控制器实现电路,研制实验样机,并进行实验。实验结果表明采用本文提出的方法控制Buck变换器,控制精度高,动态响应快,且系统对输入电压波动和负载变化等干扰具有很强的鲁棒性。     

基于2型模糊集小脑模型的DC/DC变换器控制系统

随着新能源行业的不断发展,DC/DC变换器越来越多地被运用于各行各业,而DC/DC变换器在负载的效率直接影响到整个系统的效率。因此针对DC/DC变换器,以BUCK电路为例,设计了一种基于滑模区间的2型模糊小波的小脑模型关节控制器(T2WFCMAC)的控制系统。该系统包括主控制器和鲁棒补偿控制器。主控制器是T2WFCMAC,用于模拟理想控制器,鲁棒补偿控制器用于补偿主控制器和理想控制器之间的逼近误差。为了提高控制系统的鲁棒性,采用滑动模态超平面,利用梯度下降法得到了T2WFCMAC参数调整的自适应律。通过李雅普诺夫函数来验证控制系统的稳定性。最后,通过搭建试验平台,验证该方法在负载电阻变化情况下是否比传统PID控制和普通模糊控制更加有效。     

基于精确反馈线性化的直流微电网双向直流变换器反步滑模控制

直流微网中母线电压的变化对负载有很大的影响。储能系统通过双向直流变换器调节直流母线电压的过程中,占空比会大幅度变化,使变换器呈现严重的非线性,导致母线电压不稳定。针对这一问题,将精确反馈线性化与反步滑模控制相结合应用于双向直流变换器中,解决了变换器的非最小相位特性和变结构特性,保证了系统在不确定性和非线性条件下、外界干扰情况下的鲁棒性和稳定性。首先分析了变换器的状态方程,通过坐标变换推导出精确反馈线性化模型,并在此模型上设计了反步滑模控制器。最后利用PSCAD软件进行仿真,验证了所提控制方法的有效性及优越性。     

基于超螺旋二阶滑模理论的直流微电网母线电压控制

针对直流微电网系统中的负载波动、参数摄动等不确定因素造成的母线电压稳定性问题,提出了一种超螺旋二阶滑模控制策略。文中以直流微电网三相AC-DC变流器为主体,通过合理选取滑模变量,利用Super-twisting思想设计了直流微电网三相AC-DC变流器电压外环二阶滑模控制器,该控制器既保留了传统滑模的强鲁棒性,又有效地削弱了控制系统抖振;根据Lyapunov第二定律,给出了超螺旋二阶滑模的稳定性条件。通过数值仿真验证了该控制策略的可行性与正确性。     

DC/DC升压变换器串级控制

为改善DC／DC升压变换器的控制性能，设计了一种串级结构的控制器。控制器的外环采用PI控制算法，以电容电压为被控量，内环则采用积分增益可调的PI控制算法，以电感电流为被控量。该种结构的控制器不但有效解决了系统非最小相位特性给控制器设计带来的难题，而且可使被控系统获得良好的动态特性，并对系统参数变化有着很强的鲁棒性。对DC／DC升压变换器的仿真结果表明，该控制方案是可行的。     

非隔离双向直流变换器反步滑模控制方法研究

由于直流电网中直流母线电压的变化对储能系统的运行有干扰,且储能系统采用双向直流变换器调控直流母线电压时会产生严重的非线性问题,导致母线电压不稳定。因此提出非隔离双向直流变换器反步滑模控制方法,构建非隔离双向四端口直流变换器拓扑结构。该变换器采用单向和双向两种工作模式,且采用互补PWM控制方法控制双向直流变换器工作流程,并通过反步滑模变换器结构控制器,确保非隔离双向直流变换器在确定性差、非线性和外围影响状况下的稳定运行。实验验证该方法有效实现了非隔离双向直流变换器反步滑模控制,确保直流母线电压保持稳定,且方法具有较高的鲁棒性。     

DC/DC变换器的滑模变结构控制

给出了ＤＣ／ＤＣ变换器滑模控制基本原理,并以Buck型ＤＣ／ＤＣ变换器为例,给出了滑模控制器的设计过程,通过仿真证实了滑模控制的优点。     

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。     

Fixed-boundary-layer Sliding-mode and Variable Switching Frequency Control for a Bidirectional DC–DC Converter in Hybrid Energy Storage System

In this paper, a soft switching DC–DC converter is presented for a hybrid energy storage system (HESS) in an electric vehicle (EV), using fixed boundary layer sliding mode control (FBLSMC) and variable switching frequency modulation. This strategy is aimed at improvement of the transient performance, energy transfer efficiency and system robustness for the HESS which is composed of a battery, an ultracapacitor (UC) and a bidirectional DC–DC converter. The state-space model of such DC–DC converter is firstly established involving all operating modes and system uncertainties. The FBLSMC scheme is proposed for the satisfactory voltage/current tracking despite system uncertainties. It can guarantee the system robustness and avoid the chattering existing in conventional sliding mode control (CSMC). In order to ensure the soft switching under transient load variations, a variable switching frequency modulation method is introduced into the controller. Finally, experimental results confirm that (1) within the full-load range the efficiency of the DC–DC converter with variable switching frequency is ～96% in contrast to 90% efficiency at hard switching, and (2) the energy delivered by the UC follows the reference closely for EVs.     

基于变结构的协同控制方法及其在DC/DC开关变换器中应用

为解决滑模控制因开关频率不固定而不能实用的问题,引入协同控制方法并将其应用于DC/DC开关变换器。简要介绍协同控制方法的解析生成过程。利用变结构理论分析协同控制方法的收敛速度以及对外部干扰和内部参数变化的鲁棒性。分析表明,协同控制方法开关频率恒定、容易数字实现和离开流形的动态特性较好;从任意初始状态都能按指数收敛到流形;对满足一定匹配条件的系统内部参数扰动和外部干扰具有不变性。以带恒功率负载的Boost变换器为例,讨论了协同控制器的设计问题,给出该闭环系统的稳定条件,基于稳定条件设置协同控制参数。Simulink仿真结果表明,协同控制器能渐近稳定在目标工作点上,对负载突变和负载功率突变具有较强的鲁棒性。     

DC/DC变换器神经网络控制策略的研究

神经网络控制是一种性能卓越的控制策略,神经网络具有出色的知识抽取与学习能力及较强的控制鲁棒性。将神经网络控制策略引入DC/DC变换器,基于BP神经网络,构造了一种DC/DC变换器的新型控制方法。以Buck变换器为例,为其设计了神经网络控制器,对其性能进行了仿真研究,并与传统的PI调节器的性能进行了比较。仿真结果表明,在输入电压或负载有快速波动的情况下,神经网络控制系统比PI调节器具有更好的动态响应特性。