用H∞控制器抑制Buck变换器中的参数扰动

以Buck直流变换器为研究对象,设计了非线性鲁棒控制器以达到减小干扰影响的目的.首先在Buck变换器非线性模型的基础上,建立具有扰动的系统误差模型.然后根据无源性控制理论,得到H∞控制器及其参数约束条件,并理论分析了闭环控制系统的稳定性.最后对Buck变换器元件参数扰动的情况进行了数值模拟和电路仿真,仿真结果验证了该控制方法的正确性和有效性.     

基于状态反馈精确线性化Buck变换器的微分平坦控制

针对Buck变换器由于输入电压和输出电流等外部扰动及电路参数摄动等不确定因素引起系统输出电压变化的问题,提出一种基于状态反馈精确线性化的微分平坦控制方法。根据状态空间平均方程建立了变换器的仿射非线性模型,通过坐标变换推导出状态反馈控制率。在状态反馈精确线性化模型基础上,设计了微分平坦控制器,同时将扰动观测器嵌入控制器中,进一步提高了系统对电路参数摄动和外部扰动等内外干扰的处理能力。最后应用灵敏度理论分析了变换器的稳定性,可知减小电感量、增大电容值有利于提高系统的稳定性。实验结果表明,与传统PI控制方法相比,本文所提控制方法对输入电压和输出电流扰动具有更强鲁棒性,输出电压纹波更小,且系统响应速度能提升近50%。本文研究对DC-DC变换器控制器的设计具有参考意义。     

一种Buck变换器的电压控制策略研究

Buck 变换器是一种结构比较简单,应用十分广泛的 DC/DC 降压变换器。由 Buck 电路的平均线性化模型,得到其电压控制下的动态小扰动模型,给出了应用 PI 控制器实现其精确控制的方法。仿真实验结果表明在系统参数和负载都发生较大幅度变化时依然能获得 Buck 电路良好的输出,系统具有很强的鲁棒性     

滑模变结构控制DC-DC变换器的设计

开关变换器是一个非线性变结构系统,线性控制算法的控制性能在开关变换器系统中受到制约.针对这一问题提出滑模变结构控制法在开关变换器中的应用.滑模变结构控制法对被控系统数学模型精度要求不高,对系统参数变化、外界环境扰动具有完全的自适应性.以Buck型变换器为例,分析滑模控制在开关变换器中的使用方法,并给出了仿真和实验结果.     

Buck 型直流变换器的自适应动态面控制研究

基于脉冲宽度调制(PWM)原理工作的Buck 型直流变换器的平均模型, 利用非线性自适应动态面控 制方法设计控制器, 用来驱动一类Buck 型直流变换器工作, 使其输出电压能准确地跟踪参考电压, 以及对负载参数 的不确定性具有很强的鲁棒性和自适应性。非线性自适应动态面控制是非线性系统自适应反步控制的一种简化算 法, 设计过程中引入n - 1 个一阶滤波器, 克服了反步方法对虚拟控制求导而引起的方程项数的膨胀问题和对模型 非线性求导的问题。只要滤波时间足够小(现代的计算机完全能够满足), 选择合适的表面增益, 该方法设计的控制 器, 简单且易于实现, 并可保证系统是半全局稳定的, 完全能够满足工程上的要求。该控制器的有效性, 通过仿真实 例获得验证。     

一种基于STD的Buck变换器滑模控制

针对新能源用DC-DC Buck变换器常规滑模控制需要同时检测变换器输出电压和滤波电容电流,提出一种基于super-twisting微分器(STD)的滑模控制器。与常规滑模控制器相比,所提出的控制方法只需检测变换器输出电压,无需测量电容电流,因此可以将电流传感器从控制环路中移除,从而简化控制系统。仿真实验结果表明,与常规滑模控制器相比,所提出的STD滑模控制具有更小的稳态误差,同时保留了对输入电压扰动和输出负载扰动的强鲁棒性。     

Buck变换器的自适应分数阶PI~λD~μ控制研究

为提高Buck变换器的控制性能,从变换器的数学模型出发,分析了分数阶PIλDμ控制器中比例参数kp和积分参数ki的可设计范围,并提出一种Buck变换器的自适应分数阶PIλDμ控制器设计方法.该方法在整数阶PID控制器基础上,按照控制性能目标函数最小准则对分数阶次参数λ和μ进行优化搜索,同时kp和ki参数按自适应律调整变化.仿真结果表明:相比传统的整数阶PID控制和分数阶PIλDμ控制,该自适应分数阶PIλDμ控制方法能使Buck变换器具有更优的电压输出性能和鲁棒性.     

基于双闭环控制的降压型DC/DC转换器仿真

PWM开关电源系统普遍采用电流、电压双闭环控制,以Buck型变换器为对象,在建立PWM降压开关电源功率级模型的基础上,得出其小信号等效电路图与基于电流控制的Buck型开关电源的系统电路图,采用Matlab对实例进行频率分析,设计双闭环反馈补偿电路,通过仿真分析确定其参数选择的合理性。所建立的Buck型变换器模型可适用于Buck变换器及其衍生的全桥变换器。     

DC-DC变换器模糊变结构-广义通用模型控制

针对DC-DC变换器强非线性,提出了一种FSMC-GCMC控制方法,以增强对DC-DC变换器系统的控制效果。通过广义通用模型方法将强非线性系统转化为标准三阶线性系统并由此构成GCMC控制器。由于在DC-DC变换器参数改变情况下GCMC控制器将不能保持系统的线性特点,因此构造FSMC控制器,使用变结构控制增加系统的鲁棒性并利用模糊控制减少变结构控制的抖动并提高系统响应时间。通过仿真实验证明了该方法的可行性以及良好的动静态性能、较强的鲁棒性。     

大扰动下Buck电源变换PCL控制器设计

为提高系统在大扰动下的响应的快速性和鲁棒性,针对纯电动汽车上的DC-DC变换器,设计了一种基于prescribed convergence law(PCL)算法的鲁棒滑模控制器。以Buck变换器为例,验证该滑模算法在有限时间内的收敛性,并与PI和传统滑模控制效果进行对比。结果表明:1无扰动时,PCL滑模算法稳态精度高,调节时间短,输出纹波小;2输入电压和负载电阻大扰动时,PCL滑模算法响应速度更快,鲁棒性更强。     

降压型DC/DC(Buck)变换器性能的仿真研究

为了解决降压型DC/DC变换器的器件选择及参数的最优化设计问题,基于Buck变换器建立了一种数学模型,然后利用PSpice软件对其进行了仿真,并根据仿真结果研究了电路的暂、稳态过程及性能。结果表明:暂态阶段电流和功率较大,稳态输出电压的大小受到电路电感元件和负载阻抗等器件参数的控制。     

一类不确定的Buck型直流斩波器的自适应逆推设计

在同时考虑负载和电源扰动的情况下,基于自适应逆推控制原理设计控制器,驱动Buck型直流斩波器工作,使其输出电压能准确地跟踪参考输出电压轨迹,并能保证控制目标的渐进稳定性,以及对系统存在的参数不确定性具有很强的鲁棒性和自适应性.此控制器的有效性通过仿真实例获得验证.     

多路Buck变换器并联均流技术的特性分析

为提高并联DC/DC变换器的稳定性,研究了多路Buck变换器并联均流的动态响应.首先,搭建了一个单个Buck变换器的双闭环控制系统,并通过负载扰动验证了该系统具有抗干扰性能.其次,利用状态空间平均法推导出了主从均流控制下的并联Buck变换器模型,并通过Simulink仿真验证了两路、三路并联Buck变换器系统均流效果的稳定性.最后,利用仿真实验显示基于主从均流法的多路Buck变换器不仅可以实现低压大电流的供电,而且还可以实现电流在各模块中自动均衡.因此,本文研究验证了主从均流控制对多路并联Buck变换器的可行性.     

基于线性自抗扰的DC/DC升压变换器的控制策略研究

为了改善DC/DC升压变换器的动态性能和抗干扰能力,提出了一种基于线性自抗扰控制(LADRC)的双环DC/DC变换器控制策略.首先,基于状态空间平均法推导出DC/DC升压变换器电压外环和电流内环的传递函数;其次,通过设计线性扩展状态观测器(LESO)和线性状态误差反馈控制律(LSEF)来实时估计和补偿外部的干扰和内部的不确定性;最后,利用仿真实验验证了该控制器的可行性.实验结果显示,该控制器比传统双环PI控制器具有更佳的鲁棒性和自适应性,因此该控制器可用于稳定变压器的直流母线输出电压.     

滑模控制器控制降压型直流\|直流转换器

针对脉冲宽度调制器控制降压型直流\|直流（DC\|DC）变换器采用常规的比例积分微分（PID）控制方法存在抖动和延迟等问题,提出一种基于滑模修正PID控制策略的DC\|DC变换器实现方法.在分析滑模控制理论的基础上,利用线性矩阵等式方法来建立DC\|DC转换器的状态空间数学模型,设计滑模PID控制器,构造全局滑模面调整PID控制器输出参数,并用李雅普诺夫函数验证了滑模PID控制器的可靠性.在电感电流连续工作模式下,用不确定性负载的线性平均模型进行了仿真.结果显示:证明所提出的滑模PID控制器不但提高系统对不确定负载的适应性,而且增强了系统在大信号扰动时的鲁棒性,使转换器输出电压有优越的鲁棒性及良好控制性能.     

基于EL模型的Boost型DC/DC变换器无源控制器

根据boost型DC/DC变换器的EL(EL,Euler-Lagrange)模型和无源控制理论,设计了无源控制器。由于无源控制理论是基于能量控制,属系统的本质控制,则无源控制器具有简单、鲁棒性好及工程易于实现的特点。计算机仿真结果表明boost型DC/DC变换器无源控制器是可行的。     

Buck型DC-DC变换器的预测控制优化算法设计

针对Buck型DC-DC变换器对象,以驱动系统输出电压快速跟踪设定电压值为控制目标,设计了预测控制优化算法对输出电压进行优化控制。首先采用线性矩阵不等式(LMIs)技术和不变集方法,将Buck变换器的控制问题转化为半正定规划问题,随后基于预测控制的滚动优化思想对Buck变换器输出电压设计无穷时域性能优化算法。基于该优化算法和3个不同的采样周期,对Buck型变换器的电压输出进行了仿真控制,结果表明,Buck型变换器的输出电压能较快地收敛至设定电压值,取得了更优的控制性能,验证了该算法的有效性。