带恒功率负载的Boost变换器模糊自适应反步滑模控制

恒功率负载的负阻抗特性易导致DC/DC变换器系统输出电压不稳定。该文针对带恒功率负载的Boost变换器,提出一种模糊自适应反步滑模控制策略。首先应用精确反馈线性化将模型转化为布鲁诺夫斯基标准形式。然后在保证大信号稳定的前提下,将模糊自适应控制方法加入到反步滑模控制器的设计中,根据模糊自适应控制系统实时更新系统增益,利用李雅普诺夫理论证明整个闭环系统的稳定性。最后,仿真和实验结果表明,与传统的双闭环PI控制方法相比,该控制策略具有更好的动态调节性能和更强的鲁棒性。     

DC/DC变换器基于状态反馈精确线性化的Backstepping控制器设计

DC／DC开关变换器是一类典型的开关非线性系统。本文首先建立CCM（电流连续型）Buck变换器的仿射非线性模型,基于非线性系统的微分几何理论,通过非线性坐标变换和状态反馈,得到Buck变换器的精确反馈线性化模型。在此基础上应用线性系统Backstepping（反向递推）设计方法构造Lyapunov函数和镇定控制器,从而实现了对电感电流和电容电压的有效控制。仿真结果表明,该方法设计的控制器对输入电压扰动和负载扰动具有良好的鲁棒性,且控制器简单易实现。     

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。     

基于动态补偿的CCM Boost变换器的最优控制

针对Boost DC/DC变换器在抑制干扰方面存在的不足,建立了CCM(电流连续型)Boost变换器的以控制目标为平衡点的状态反馈精确线性化模型,得到反馈控制律。对于变换后的线性模型,引入了基于动态补偿扰动抑制的最优控制器的设计算法。实验结果表明,所述控制策略不仅能对变换器进行有效控制,使系统具有理想的稳态特性,在系统启动与负载干扰抑制方面也优于传统的PI控制策略。     

超级电容储能系统的滑模变结构控制算法研究

针对超级电容储能系统的非线性和输入输出扰动大等问题,基于直流变换器固有的开关特性,分别提出了系统在充、放电状态下的滑模变结构控制方法。在Boost模式下利用非线性系统的微分几何理论,建立反馈精确线性化模型并设计滑模变结构控制器;在Buck模式下以系统控制目标为基础提出分段滑模控制算法。研究结果表明,相比传统PID控制,滑模变结构控制具有更好的动态响应及鲁棒性,在输入端电压或负载大幅度波动的情况下,输出仍能保持恒定和较低的纹波系数,提高了超级电容储能系统的抗干扰能力。     

基于I-V下垂控制的直流微电网动态特性分析与改善

本文对孤立直流微电网动态特性进行了分析,并提出了改善策略.在孤网条件下,电压主要靠系统中基于储能的DC/DC变换器进行控制,因此多DC/DC变换器动态特性即可反应系统全局的动态特性.本文中各DC/DC变换器采用I-V下垂控制,并以负载的变化量为输入,变换器输出电流、占空比及母线电压为状态变量对多DC/DC变换器进行了大信号模型的建立.基于上述模型,本文对输出电流动态特性的影响因素进行了根轨迹分析,最后提出自适应P控制策略以提高直流微电网中的动态特性.最后通过仿真对提出的模型及控制策略进行了验证.     

混合电动汽车辅助储能系统的研究

针对混合电动汽车在城市交通中频繁加速减速的特点,设计了基于超级电容储能的电动汽车辅助储能系统,选择两相交错式半桥拓扑双向DC/DC变换器作为超级电容的充放电电路.重点设计双向DC/DC变换器对超级电容的充放电控制,采用平均电流控制的两个电感电流内环和一个电压外环的控制策略,并对电动汽车辅助储能系统进行了Simulink仿真,从而有效验证了超级电容在电动汽车中应用的优势.     

DC/DC变换器Buck电路建模分析与控制研究

首先运用状态空间法建立基于超级电容的双向DC/DC变换器Buck电路模式的数学模型,应用开关周期平均值以及欧拉公式对其进行分析,并引入小信号扰动,分离扰动并线性化后设计出Buck电路模型的控制方法—双闭环控制策略。最后搭建Simulink仿真以验证控制策略的有效性与正确性,其结果为超级电容的应用和研究提供参考。     

基于精确反馈线性化的直流微电网恒功率负载系统NTSMC稳定性研究

针对带有恒功率负荷CPL(constant power load)的直流微电网系统易引起系统振荡的问题,提出一种基于精确反馈线性化的非奇异终端滑模控制NTSMC(non-singular terminal sliding-mode control)策略。首先,采用状态反馈精确线性化技术,建立变换器系统线性化模型;然后,设计基于复合滑模面的NTSMC,以实现系统快速收敛并有效削弱传统滑模的抖振问题,确保负载恒定功率供应;最后,建立Matlab/Simulink仿真模型。仿真结果表明,对于带CPL的直流微电网系统,所设计的基于精确反馈线性化的复合滑模面NTSMC系统具有较高的鲁棒性,可保证系统在输入电压摄动及负载出现扰动时有理想的稳态特性和动态响应。     

基于超级电容储能型MMC的控制策略

新能源并网以及冲击性负荷接入易引发电网功率波动,会对邻近发电机组及电力系统的安全稳定构成威胁,为此提出一种基于超级电容器储能型模块化多电平变换器（modular multilevel converter, MMC）的分布式储能系统,利用双向DC/DC变换器控制储能系统的充放电过程,并给出相应参数设计原则。采用了基于双闭环PI调节和移相PWM调制技术的控制策略,控制超级电容能量均衡和MMC级联子模块电容电压稳定,引入能量管理机制控制MMC和DC/DC变换器的协同运行,实现了对中、高压系统中冲击性有功变化率的实时补偿。搭建了Matlab/Simulink模型,仿真结果验证了该装置及控制策略的有效性。     

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。     

基于无源性的滑模控制在DC/DC变换器中的应用

利用本质上非线性的反馈控制方法———无源性控制方法 ,与滑模控制相结合对DC/DC变换器进行控制。仿真分析表明通过对控制器参数的适当调整 ,控制系统可获得较好的动态性能及抗干扰性     

直流变换器并联系统动态均流的非线性控制

基于微分几何理论，该文针对并联直流变换器提出了一种新颖的非线性动态均流控制策略。文章首先利用开关脉冲分段函数建立了两相交错并联变换器两输入两输出仿射非线性模型，推导出对应的非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈规律表达式，得到状态反馈精确线性化模型。接着文章利用二次型最优控制对线性化模型进行动态均流控制设计，得到精确线性化的状态反馈规律，建立了一种基于微分几何理论的非线性均流控制策略。研究表明，两相并联直流变换器通过状态反馈精确线性化得到的非线性均流控制策略，比现有PID均流控制有更好的动态均流特性，同时具有较好的动态和稳态品质。     

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。     

混合式自调整模糊控制在DC/DC变换器中的应用

提出一种采用自调整因子混合式模糊PID控制方法,通过经典PID和混合式自调整模糊控制的比较,并通过实验结果证明,该方法不仅能够提高直流变换器系统的鲁棒性,还可以提高系统的动静态性能。     

Direct voltage regulation of DC–DC buck converter in a wide range of operation using adaptive input–output linearization

In this paper, an adaptive nonlinear controller is designed for voltage control of the DC–DC buck converter in both continuous and discontinuous conduction modes. The proposed controller is developed based on input–output linearization, which is robust and stable against converter load changes, input voltage variations, and parameter uncertainties. In the proposed approach, all the converter parameters, namely input voltage, load resistance, and other parasitic elements of the power circuit, are assumed to be uncertain and estimated using a suitable Lyapunov function. Using a stand‐alone TMS320F2810 digital signal processor from Texas Instruments, some simulations and experimental results are obtained to verify the proposed control approach. The results are in good agreement and prove the effectiveness and capability of the controller over a wide range of operations. Also, advantages of the designed nonlinear regulator are indicated in comparison with a pulse width modulation (PWM)‐based sliding mode controller. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

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。