基于滑模变结构控制的级联式双向DC/DC变换器

目前,级联式双向直流变换器的工作性能受到传统的线性控制方法制约。滑模变结构控制具有动态响应快、鲁棒性强等优良特性,是解决这一问题的突破口。根据系统升降压变换的工作原理建立相应的数学模型,设计了升压变换时的滑模电流控制器和降压变换时的滑模电压控制器。仿真结果表明,滑模控制器的动态性能和鲁棒性均强于传统的线性控制器。采用滑模变结构控制的控制策略具有可行性,并对提高变换器的工作性能提供了一定的借鉴作用。     

升压变换器动态响应特性

研究了直流升压变换器动态响应特性。运用小信号的分析方法建立了直流升压变换器的动态模型,分析了系统的动态响应时间与各个器件之间的关系,计算了升压变换器反馈控制回路的补偿函数,从而提高变换器的静态性能和动态性能。仿真分析和实验研究验证了该动态模型的合理性。     

不平衡电网电压下基于滑模变结构控制的双馈风电系统网侧变流器控制策略

在两相静止坐标系(αβ)下,提出了一种基于滑模变结构的双馈风电系统网侧变流器控制策略,该控制策略采用双环结构,内环为功率环,采用基于滑模变结构的直接功率控制方法,控制结构简单,动态性能良好;外环采用滑模变结构控制来稳定直流电压,动态响应快、鲁棒性强;通过分析不平衡电网电压下网侧变流器的数学模型,证明了本控制策略无需改变系统控制结构,仅需改变功率给定量即可实现网侧变换器不平衡电网电压下的各种控制目标。仿真和实验均表明基于滑模变结构的双环控制策略可在电网电压不平衡条件下实现双馈风电系统网侧变流器的有效控制,并可兼顾系统的稳态和动态性能指标。     

光伏系统直流变换器的设计和实现

在光伏并网系统中,直流变换器用于调节光伏阵列的工作电压,实现对光伏阵列最大功率的跟踪,是整个系统不可缺少的组成部分.在分析光伏系统直流变换器性能特点的基础上,探讨了光伏系统直流变换器拓扑结构的选择,进一步讨论了提高光伏系统升压变比和效率、改善其动态响应特性的方法,并研制了实验样机.实验结果验证了理论分析的正确性和设计方法的可行性.     

基于多滑模变结构的双向并网变换器虚拟惯性控制策略

针对直流微电网惯性低、母线电压抗干扰能力差的问题,以双向并网变换器为控制对象,提出一种基于多滑模变结构的虚拟惯性控制策略。内环采用基于指数趋近律的滑模电流控制,快速跟踪并网电流给定值,提高系统的响应速度。外环建立虚拟惯性控制方程与电压滑模面结构,增强直流微电网的惯性,平抑直流母线电压波动。通过小信号扰动法和Nyquist判据证明了双向并网变换器在所提控制策略下的稳定性。最后,搭建了相应的仿真模型和StarSim HIL硬件在环实验平台。仿真及实验结果表明,与基于PI控制和无源控制的虚拟惯性控制策略相比,文章所提控制策略具有更好的动态、静态特性,提高了直流母线电压的稳定性。     

多重化双向DC-DC变换器PI滑模变结构控制策略研究

针对一种基于多重化结构的双向DC-DC变换器拓扑结构提出PI滑模变结构控制策略,实现自动跟踪参考目标电压值、单元电路电感电流间实现均流的目的。给出多重化双向DC-DC变换器的工作原理,得到双向DC-DC变换器变结构模型,对适用于多重化双向DC-DC变换器的双闭环PI滑模变结构控制策略进行了深入分析,运用等效控制理论分析了滑模变结构控制的存在和稳定条件,并利用等效输入的调制方式使变换器在定开关频率下运行。PI滑模变结构控制方案充分发挥了快速响应和鲁棒性强的优点。仿真结果证明理论分析的正确性。     

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。     

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.     

基于二重积分滑模控制DC/DC变换器的研究

滑模控制是一种非线性控制理论。在此采用了一种基于PWM控制的二重积分滑模控制,并将其应用于DC/DC变换器系统。构建了基于FPGA控制的Buck电路实验平台。实验结果表明,基于FPGA的二重积分滑模变结构控制DC/DC变换器具有控制精度高和动态响应速度快的特点。     

一种新型趋近率的无刷直流电动机伺服系统变结构控制

为提高无刷直流电动机伺服系统的快速跟踪性能,提出一种新的滑模变结构速度控制策略。为了有效抑制系统在滑模切换面上的抖振,提高系统鲁棒性,在建立无刷直流电动机模型的基础上,提出了一种PID趋近率的变结构控制策略,使切换函数以PID趋近率快速进入滑模面,有效地减小了系统的抖动。仿真及实验结果表明采用所提出的基于PID趋近率的变结构控制策略,系统基本无超调,动态响应快,跟踪性能好,且系统对参数扰动具有较强的鲁棒性。     

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。     

基于滑模控制的三电平PWM整流器建模及仿真

建立了中点箝位三电平PWM整流器的数学模型,为提高系统直流环节动态响应,设计了基于PI调节的电流内环和滑模变结构的电压外环的双闭环控制器。仿真结果表明:该PWM整流器可以有效抑制谐波,实现网侧单位功率因数控制,与常规PI控制器相比,滑模控制器的应用使得直流环节的动态性能得到明显改善。     

一种改进的多相交错buck变换器的滑模变结构控制器设计

滑模变结构控制主要应用于线性或非线性、集中参数及非集中参数、集中控制及离散控制等,以其鲁棒性强,稳态范围宽,动态响应快等特点而引入到开关电源控制中。本文对低压大电流DC-DC变换器的主要拓扑结构-多相交错buck变换器进行了滑模算法分析,并根据它的特性,选择了适当的滑模面;在研究了滑模性能后,为进一步改善交错信号产生原理,对滑模面进行了改进,得到了可以自动交错的多相控制信号;当电感寄生参数DCR不均衡时,提出了占空比补偿的方式,从而改善了各相电感之间的电流平衡。通过仿真分析,得到很好的均流及动态特性。     

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。     

三相Boost光伏逆变器的滑模变结构控制

为了获得比较理想的正弦输出电压,优化逆变器的性能,基于三相Boost光伏逆变器,采用了滑模变结构的控制策略。Boost光伏逆变器可以获得比直流输入电源高或低的交流输出电压,分析了逆变器的拓扑结构和工作原理,利用状态空间平均法建立了系统数学模型,并阐述了滑模变结构控制原理。利用Matlab/Simulink工具对控制系统进行了仿真研究,仿真结果验证了该变换器的优点和滑模变结构控制策略的有效性。     

基于二重积分的双Buck变换器间接滑模控制

将双Buck变换器用于直流变换,提出采用二重积分的间接滑模控制策略,以达到提高系统稳态性能和动态性能的目的。对双Buck变换器采用统一控制方式,由状态空间方程对电路进行简化,得到等效电路。根据等效电路的状态方程,提出基于二重积分的间接滑模控制策略,根据等效控制原理设计得到控制信号,并分析其存在性条件和稳定性条件。实验结果表明,二重积分间接滑模控制策略改善了系统的稳态性能和动态性能。     

直流微电网并网换流器的滑模变结构控制策略研究

直流微电网通过并网变换器与交流电网相连,实现功率的双向流动及直流母线电压的稳定。文中针对双向DC/AC变换器的非线性特性及工作点大范围突变的问题,提出了一种基于滑模变结构的两级式并网变换器的非线性控制策略。首先建立了两级式高频并网变换器的非线性数学模型,并以直流侧电压恒定和交流侧单位功率因数为控制目标,选取直流侧电压和网测无功电流为状态变量,设计了DC/AC和DC/DC的滑模面函数和变结构控制率,最后在MATLAB/Simulink环境下,搭建了直流微电网控制系统仿真模型,分析了不同工况下系统的动、稳态性能,验证文中提出的控制策略的有效性。结果表明,滑模变结构控制策略具有良好的动、静态性能,对系统参数变化和状态的突变具有很好的鲁棒性。     

PWM变流器滑模变结构直接功率控制策略研究

在此研究了一种基于滑模变结构控制理论的三相PWM变流器直接功率控制方案,它利用滑模变结构控制系统具有良好的鲁棒性和动态响应性能等优点,克服了传统上PI控制算法的直接功率控制(DPC)系统抗扰能力差,参数整定复杂的缺点。在Matlab/Simulink环境中建立仿真模型,并做了相应的实验验证,仿真和实验结果一致,表明文中给出的控制策略是有效的。     

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。     

DC-DC变换器滑模变结构控制研究

为提高DC-DC变换器的抗扰性能,研究了Boost变换器的滑模控制策略。本文首先利用状态空间平均法对Boost变换器进行数学建模,然后建立PID型滑模控制器,进而推导出系统等效控制表达式。为了得到更好的抗扰效果,用光滑函数代替符号函数,得到了去抖振控制表达式。最后利用Matlab/Simulink对两种控制方式进行仿真。仿真结果表明,采用本文控制方法的系统与采用PID型滑模控制相比,动态响应调节特性和稳态误差调节特性更好、鲁棒性更强。