基于扰动补偿的Boost动态滑模控制器设计

以Boost变换器的大扰动控制为研究对象,针对基于储能函数模型的Boost滑模控制器,在输入电压和负载大扰动时输出存在静态误差的现象,设计一种基于扰动补偿的强鲁棒性动态滑模控制器,根据输入电压和负载的变化方向和变化量进行动态调整储能函数滑模面,提出采用保形分段三次插值方法实现能量补偿,使得调整后的滑模面能够自适应大扰动下的Boost变换器控制需求,并提出将动态滑模面与指数趋近律相结合,使得Boost变换器在有限时间消除静态误差。最后利用Matlab/Simulink进行系统仿真验证,仿真结果表明：采用本文控制方法的系统具有较好的动态响应调节特性和稳态误差调节特性,仿真结果与理论分析吻合。     

基于优化趋近律的DC/DC变换器终端滑模控制

针对趋近律滑模控制下的Buck变换器存在输出电压精度不足、抖振大的现象,提出一种基于修正滑动函数优化改进型趋近律的控制方法。滑动函数的优化策略能够使趋近律具备积分器的作用,迫使被控系统在有限时间内收敛,从而达到系统输出无静差的控制效果,且改进型趋近律可以保证系统在收敛至滑模面附近后进行高效切换,从而达到降低抖振的目的。为了验证算法的有效性,分别设计出优化指数趋近律的滑模控制器以及优化改进趋近律的滑模控制器,在Matlab/Simulink环境下进行了仿真实验,并在Buck变换器样机上进行了算法验证。实验结果表明,基于修正滑动函数的趋近律优化方式可以消除变换器的电压输出静差,其中优化改进趋近律的控制器实现了直流变换器输出电压的高精度控制。     

用于SC/BA的DC/DC变换器鲁棒建模与控制设计

超级电容/电池(SC/BA)通常用于可再生能源波动功率的抑制,其一般通过双向DC/DC变换器接入直流系统,并控制直流母线电压的稳定。首先建立了一种新型DC/DC变换器的多胞模型,将SC/BA输入电压波动以及负载不确定性纳入鲁棒模型设计;进而采用基于线性矩阵不等式方法的最优线性二次型控制,设计了系统鲁棒最优二次型控制器。实验结果表明,相比传统比例积分(PI)控制,所提控制方法具有良好的鲁棒性,可以保证宽范围输入电压工况下DC/DC变换器输出电压稳定运行,且具备良好的动态性能。     

基于状态观测器的DC-DC升压变换器滑模控制

针对基于脉冲宽度调制型DC-DC升压变换器输入电压和负载电阻发生变化的情况,设计自适应滑模控制器,使得变换器输出电压跟踪参考值。通过状态观测器设计估计律,得出负载电阻和输入电压的实时估计值。利用估计值信息设计滑模面并结合指数趋近律得到控制律。通过严格的理论分析,升压变换器闭环系统的稳定性得到了证明。Matlab仿真验证了该控制方法的有效性,与基于名义滑模控制方法相比,所提出的方法具有很好地鲁棒性。     

恒功率输出自耦反激式DC/DC变换器

研究了一种自耦反激式DC/DC变换器,可用作小功率高强度气体放电(High Intensity Discharge,简称HID)灯的电子镇流器。针对该电路的结构和工作特性,提出一种由运算放大器根据输入电压和负载变化而引入负反馈,以达到近似恒功率控制的控制策略。实验结果表明,当负载和输入电压在一定范围内变化时,采用该变换器结构和控制策略可使输出功率变化很小,且具有较高的效率。     

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。     

DC/DC变换器时不变滑模控制与单周期控制性能比较研究

本文在分析DC／DC开关变换器滑模控制方法的基础上,针对以往开关变换器滑模控制器抖振现象严重的缺点,通过引入趋近律的方法,以Buck变换器为例,给出了一种适合PWM控制方式的时不变滑模控制器的设计方法。仿真结果表明,该控制方案可以减少系统超调,动、静态特性较好,并能有效削弱滑模运动的抖振现象。     

基于超级电容的宽输入范围DC/DC变换器设计

针对输入电压波动导致大功率超级电容充电装置输出范围窄、控制精度不高的问题,研究了一种基于超级电容的宽输入范围DC/DC变换器。该变换器采用Buck-移相全桥变换器的两级变换,同时具备宽电压调节范围和负载移相全桥变换器软开关的特点。通过分析超级电容的等效电路模型,对直流母线电压控制提出了基于功率环的电压电流双环控制方法,可以快速跟随输入电压变化,保持母线电流平稳,并在Matlab/Simulink平台上搭建仿真模型进行分析。最后,通过在白俄罗斯明斯克公交系统300 kW充电桩上的应用,验证了该设计的可行性。     

一种电镀电源的自适应PWM滑模空制方法

为了改善输入电压扰动和负载扰动对高频开关型电镀电源输出电压的影响,提高系统的鲁棒性。针对全桥变换器提出了一种自适应PWM滑模控制策略,分析了滑模面的设计方法。推导了自适应PWM滑模控制律。通过对输入电压的前馈控制,提高了系统对输入电压扰动的鲁棒性;同时通过观测器得到负载的观测值,并对负载观测值进行反馈控制。改善了系统对负载扰动的鲁棒性。实验结果验证了该控制方法的正确性。采用自适应PWM滑模控制的全桥变换器具有稳定的输出电压,对负载扰动和输入电压扰动有较强的鲁棒性和良好的动态响应。     

一种电镀电源的自适应PWM滑模控制方法

为了改善输入电压扰动和负载扰动对高频开关型电镀电源输出电压的影响,提高系统的鲁棒性。针对全桥变换器提出了一种自适应PWM滑模控制策略,分析了滑模面的设计方法,推导了自适应PWM滑模控制律。通过对输入电压的前馈控制,提高了系统对输入电压扰动的鲁棒性;同时通过观测器得到负载的观测值,并对负载观测值进行反馈控制,改善了系统对负载扰动的鲁棒性。实验结果验证了该控制方法的正确性,采用自适应PWM滑模控制的全桥变换器具有稳定的输出电压,对负载扰动和输入电压扰动有较强的鲁棒性和良好的动态响应。     

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。     

燃料电池用大升压比DC/DC器双闭环控制

为提高燃料电池用大升压比DC/DC变换器的抗扰性能,提出一种参数自调整双闭环控制器.电流内环采用增益补偿和动态自调整PI参数方法,以消除宽范围电压输入引起的不良控制效果,并提高对负载大范围变化的自适应能力;电压外环采用一种模糊推理与变参数PI控制相结合的方式,组成复合电压控制器,其动态调节划分为线性、模糊和复合3个控制...     

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。     

一种新型组合式DC/AC变换器

为了克服传统DC/AC变换器不能实现软开关控制或者需要使用高频变压器的缺点,介绍一种新型组合式DC/AC变换器拓扑,并介绍其工作原理。从系统控制的角度,对新型DC/AC变换器进行研究,借助于PSIM仿真软件,比较不同信号频率和不同输入电压的设计效果,列出仿真参数,给出负载电压以及调制给定电压和变换器输出电压的仿真结果。工频实验结果表明新型DC/AC变换器可以实现高频功率变换下交流逆变输出,证明理论分析的正确性。     

DC/DC数字AVP控制器的设计与实现

提出一种用于DC/DC变换器的数字自适应电压定位(Adaptive Voltage Position,简称AVP)控制器,与一般的控制器相比,它能让变换器使用更小的输出电容,因此可有效降低成本.控制器用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)实现.变换器的开关频率为1MHz,输入电压为12V,输出电压可调节范围为0.875～1.875 V.当负载在0.2～10 A之间突变时,输出电压的变化为40mV.实验结果证明了设计的正确性.     

基于改进滑模趋近律和负载前馈补偿的PMSM控制研究

针对传统永磁同步电机(PMSM)控制系统中转速超调大以及负载扰动等问题，设计了改进指数趋近律滑模控制器。在传统指数趋近律的等速项和指数项上加了调节函数，使趋近律具有更快的收敛速度和更好的抗抖振能力。为了进一步提高精度，引入了低通滤波负载转矩观测器，将负载转矩的观测值进行前馈补偿以减少负载扰动。在MATLAB/Simulink上建立仿真模型，并与PI、传统指数趋近律、未进行前馈补偿的改进指数趋近律3种控制方法进行实验对比，仿真结果表明，基于改进滑模指数趋近律和转矩前馈补偿的控制策略相比于其他3种控制方法，在减少转速的超调不稳定、增强系统的抗负载扰动等能力上有进一步的提升。     

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。     

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。     

自适应下垂控制的三电平DC/DC并联均流方法研究

分析传统下垂控制的三电平DC/DC变换器多模块并联均流电压偏差较大,且各并联模块功率不均分的原因,提出了一种自适应下垂控制的三电平DC/DC变换器多模块并联均流控制方法。通过实时采集各并联变换器的电压和电流,建立变换器下垂系数与负荷功率之间的数学模型,自适应调整下垂系数使直流母线电压跟随给定值。构建直流微电网仿真模型,在相同工况下利用MATLAB/Simulink软件平台,仿真分析传统下垂控制和自适应下垂控制对三电平DC/DC变换器多模块并联直流母线电压降落和功率分配进行对比分析,验证了自适应下垂控制对三电平DC/DC变换器多模块并联的可行性,实现了不同额定功率的三电平DC/DC变换器间的“功率均分”,同时极大的改善了由于线路阻抗导致的电压降,提高了直流母线的电能质量。     

永磁直线同步电机改进预测电流控制

永磁直线同步电机(PMLSM)预测电流控制(PCC)时存在易受参数变化和延迟以及负载扰动影响,为此提出基于二阶超螺旋滑模观测器(STSMO)的改进型PCC。首先,建立包含不确定性的PMLSM动态数学模型。然后,为了补偿参数变化以及延迟的影响,采用二阶STSMO估计下一周期的电流和参数变化造成的扰动电压,估计值用以计算下一周期的给定电压,以提高电流跟踪精确度,通过李雅普诺夫函数证明观测器的稳定性。同时,采用基于改进指数趋近律的自适应滑模控制器(ASMC)对速度进行跟踪,将状态变量和滑模面加入到指数趋近律中,不仅削弱了电流抖振,且进一步提升了系统的鲁棒性。半实物仿真实验结果表明,与传统PCC相比,提出方法能有效地抑制不确定性对系统影响,使系统具有更好的跟踪性能和鲁棒性。