Boost变换器的滑模变结构控制方法研究

提出了一种Boost变换器的滑模变结构控制方法.这种方法基于Boost变换器的开关模型.在控制器中引入滞环环节,使系统可以获得固定的开关频率,并分析了开关频率与滞环宽度的关系.给出了控制器参数的调节方法.所设计的控制器响应速度快,对负载变化和电压波动鲁棒性强,易于实现.     

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。     

Boost变换器滑模变结构控制策略的研究

本文提出一种针对Boost变换器的滑模变结构控制器的数字化实现。Boost变换器由于存在开关动作是一种非线性系统,滑模变结构控制可以改变控制器结构,本质上适用于非线性系统。仿真数据表明,滑模控制器具有更好的动静态特性。整个系统可以稳定的工作在较宽的负载范围内,并且对外部扰动和系统内部参数变化不敏感。     

BOOST变换器恒频滑模变结构控制研究与仿真

本文通过对Boost变换器工作在电感电流连续时的两种不同模态下,对状态方程进行分析。构造出恒定开关频率滑模变结构控制的切换函数和控制函数,并分别设计了基于电压参考值与电流参考值两种恒定开关频率的滑模变结构控制模型。通过MATLAB对其进行仿真,结果表明所用方法能获得更好的启动特性和抗扰动特性。     

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。     

基于磁场定向的矩阵变换器驱动感应电机变结构直接转矩控制

提出一种新型的基于磁场定向的矩阵变换器驱动感应电机直接转矩控制方法,将滑模变结构控制策略引入矩阵变换器驱动感应电机直接转矩控制中,以代替传统方法中的转矩和磁链滞环比较器,并结合矩阵变换器空间矢量调制方法,实现矩阵变换器开关频率恒定。实验结果表明,通过使用转矩和定子磁链2个滑模变结构控制器并结合矩阵变换器直接空间矢量调制,既可以保留传统矩阵变换器驱动感应电机直接转矩控制转矩快速响应的特点,又可以保证开关频率恒定和减小转矩脉动,有效地改善了系统的动静态性能。     

一种用于Buck变换器的自适应滞环滑模控制方法

宽范围输入电压下,为提高Buck变换器的输出电压稳定性,研究了一种自适应滞环滑模控制方法。滑模控制的设计和实现比较简单,但存在开关频率不固定的问题;将滞环滑模电流控制用于Buck变换器,使变换器工作在有限的开关频率下;同时,应用自适应前馈控制,消除由输入电压变化引起的开关频率变化,使变换器工作在固定的开关频率下。仿真和实验结果表明,自适应滞环滑模控制方法具有出色的大信号处理能力,使得变换器能够在更大的工作范围内获得更好的调节性能和动态性能,当输入电压大范围变化时,应用自适应滞环滑模控制的Buck变换器响应速度快,具有较强的稳定性和鲁棒性。     

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。     

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。     

BUCK变换器非奇异终端滑模控制研究

针对BUCK变换器平均电流控制补偿器设计复杂、动态响应速度较慢和传统滑模变结构控制存在开关频率不固定的问题,本文采用一种恒定频率的非奇异终端滑模控制策略。根据变换器的开关状态,建立系统的状态空间方程,设计切换面函数,并推导非奇异终端滑模控制律,最后进行了仿真分析,仿真结果表明,和平均电流控制相比,在系统输入电压和输出电流阶跃变化时,非奇异终端滑模控制BUCK变换器输出电压的超调量减小50%以上,动态响应时间大幅度缩短。     

基于滑模控制的Boost逆变器并网研究

分析了Boost逆变器工作原理,该逆变器采用两组独立对称的双向Boost电路,实现了交流输出电压高于直流输入电压。结合恒定频率滑模变结构控制设计方法,设计Boost逆变器并网滑模控制器,并利用Matlab工具对该系统进行仿真,并与PI控制对比。仿真结果表明,与PI控制相比,该设计方案及其控制方法能够有效控制逆变器输出电压与电网电压在幅值、频率和相位上一致,能够较好实现并网。     

移相全桥变换器的PWM全阶鲁棒滑模控制

传统的移相全桥变换器是利用周期平均化方法设计线性控制环节,不能满足分布式发电强鲁棒的需求。针对四个子结构的移相全桥变换器提出PWM全阶滑模控制策略。基于变换器的等效动态模型,在滑模流形中引入积分环节消除静差,分析系统在相空间中的滑模运动过程和滑动的严格存在条件,给出可直接用于控制器数字实现的等效PWM控制函数,并在等效控制函数的基础上加入鲁棒切换项,分析电感与电容参数存在摄动时的鲁棒控制条件。实验结果证明PWM全阶滑模控制策略可以很好地改善系统的鲁棒性和调节性能,同时滑模控制变换器能以固定开关频率工作,避免了频率随工况改变而变动。     

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。     

双线性开关网络的时变滑模控制方法

通过在滑模面的设计中引入参数的变化,可得到双线性开关网络时变滑模控制的通用综合方法。对一大类双线性开关网络－硬开关变换器进行了设计及分析举例,并对Boost变换器的启动特性及瞬态响应特性作了具体仿真和结果分析。     

两并联双向DC/DC变换器的滑模变结构控制

针对电动汽车驱动与充电一体化系统,设计了一种两相并联交互式双向DC/DC变换器,降低了电感设计难度,减小了重量与体积,提高了系统的可靠性。分析了该变换器工作原理,提出一种基于比例积分(PI)控制器的恒频滑模变结构双闭环控制策略,实现了自动跟踪参考电压值、单元半桥电路电感电流间均流的目的,给出了该变换器的变结构模型,运用等效控制原理分析滑模变结构控制(SMC)的存在和稳定条件,采用基于给定三角波(RTW)环路的SMC方式使变换器在定开关频率下运行。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。     

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。     

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。     

固定导通时间分段双频率控制CCM Boost PFC变换器

为提高电感电流连续导电模式(CCM) Boost PFC变换器的动态响应性能,提出固定导通时间分段双频率(Piecewise Constant On time Bi frequency, 分段COT BF)控制技术。分段COT BF控制器电流内环与电压外环解耦,获得宽带宽的电压外环以提高PFC变换器的瞬态响应速度;采用变频控制,降低输入电压峰值点附近的开关频率,减少开关损耗从而提高效率。研究结果表明,与平均电流控制CCM Boost PFC变换器相比,分段COT BF控制CCM Boost PFC变换器具有更快的响应速度、更高的效率,同时保持高功率因数(PF)和低总谐波畸变(THD)。