制受限滑模控制工频全桥逆变器分析

该文针对滑模控制单相全桥工频逆变器滑模系数选取困难的问题,基于滑模控制理论建立了单相全桥逆变系统的相变量模型,根据控制受限思想和滑动模态存在条件推导了滑模域与负载电阻和滑模系数之间的数学关系,深入分析了滑模域边界与滑模系数、负载电阻和负载跃变幅度的关系,提出了选取滑模系数的基本原则.基于逆变器加载系统轨线,结合滑模域右边界条件和逆变器期望动态设计指标,给出了一个计算滑模系数的公式,随后给出了切换系数的选取方法,并总结了基于滞环调制的滑模控制器的设计方法.仿真试验采用该方法设计了滑模控制器,结果验证了该设计方法的正确性和有效性.此法操作简便且易于掌握,具有较好理论参考价值和工程推广价值.     

Boost变换器的滑模变结构控制方法研究

本文提出了一种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渊节方法。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。     

基于滑模控制的DC-DC降压变换器实验平台

为了实现DC-DC降压变换器的高精度控制,设计了一种基于滑模控制的输出电压调节器。首先根据DC-DC降压变换器的工作原理建立了系统的动态模型;接着利用转换后的受扰动态模型设计了滑模控制器,同时基于李雅普诺夫函数证明了闭环系统的稳定性;最后使用Matlab/Simulink软件和DC-DC降压变换器硬件电路搭建了实验测试平台。测试结果表明与传统的PID控制方法相比,DC-DC降压变换器系统在所设计的滑模控制器的作用下可以获得更快的动态性能与更强的扰动抑制能力。该实验平台不仅有利于大学生理解和掌握滑模控制理论,还可以提高大学生的工程应用能力。     

Buck三电平变换器中滑模控制应用研究

滑模变结构控制具有鲁棒性强,动态品质好等优点。文中以Buck三电平为例论述利用滑模变结构的理论分析,设计了Buck三电平变换器的方法,详细讨论了滑模面的选取对系统性能的影响,并进行了等效控制、稳定性和存在性的证明。最后将滑模控制buck三电平与传统的PWM控制Buck三电平变换器进行了仿真分析和比较。研究结果验证了滑模变结构控制策略可以大大提高变换器的鲁棒性和动态品质。     

DC/DC开关变换器滑模变结构控制的新方案

本文在滑模等价控制的基础上,考虑实际控制中的非理想切换条件,提出了一种适合PWM型DC/DC开关变换器的滑模变结构控制算法简单的新方案.该控制算法依开关工作周期,动态地对滑模误差进行修正,从而动态地补偿控制量的大小,将有利于近似地保证系统沿着切换面运动,并可以减少系统稳态误差,达到削弱乃至消除高频抖动的目的.以Boost变换器为例的仿真结果表明,本文的控制方案可以减少系统超调,缩短过渡过程时间,改善系统的动态品质,并有效地解决滑模控制中的高频抖动问题.     

Boost变换器的PID型滑模控制

以实现Boost变换器良好的动静态控制特性为目的,研究了变换器的PID型滑模控制策略。给出了PID型滑模电压控制状态表达式,并建立了该滑模控制变换器系统模型;设计了滑模切换面函数形式,推导出系统等效控制表达式;采用光滑函数方法降低滑模控制系统的抖振现象,得出了增加去抖振措施的控制表达式;给出了滑模切换面参数的选择方法。通过仿真与实验,验证了基于PID型滑模控制的Boost变换器系统理想的启动和扰动调节特性。     

带CPL的直流微电网定频滑模稳定控制

恒功率负载(CPL)固有的负阻抗特性会影响直流微电网中DC/DC变换器的稳定运行,进而使直流微电网陷入不稳定状态。为此,提出了一种带CPL的直流微电网定频滑模稳定控制方法,借助非线性的定频滑模控制策略实现对DC/DC变换器环节的稳定控制,进而使直流微电网免受CPL的不稳定干扰。首先以Boost变换器为例,介绍了恒功率负载的不稳定负载阻抗效应,并推导了对应的Boost变换器离散时间模型,接着提出了基于电流模式控制的离散时间滑模控制方法,并通过额外增加一个外部电压环路确保了闭环系统的稳定性,最后借助仿真和样机实验对所提出的方案进行了验证。实验结果表明,所提出的带CPL的直流微电网定频滑模稳定控制方法可以实现启动浪涌电流限制和确保系统稳定运行,同时拥有良好的稳态性能和瞬态性能。     

功率因数校正系统的滑模控制

本文分析了在功率因数校正变换器中输出动态响应慢的问题，提出了用滑模控制方法实现稳态输入电为和输出电压动态性能之间折和协调的思想，推导了有关滑模控制的方程和系数发制关系，给出了控制实现的原理图，最后，实验结果验证了这一思想。     

基于滑模控制的双向直流变换器研究

针对光伏电池本身的局限性,需要利用蓄电池来辅助对负载供电。文中所设计的双向直流变换器主要用于对蓄电池的充放电,以双向直流变换器的状态空间平均模型为基础,设计了一种新型的滑模控制器。通过实验仿真验证了基于该滑模控制器的双向直流变换器在开关管交替导通状态下能有效地减小稳态误差,且输出较稳定,能使系统具有更高的稳定性和更好的瞬时性。     

滑模变结构控制在三电平变换器中的应用研究

滑模变结构控制策略具有鲁棒性强、算法简单、动态品质好等优点，为此，本文首次将滑模变结构控制策略引入到三电平变换器中。首先介绍了直接滑模控制策略，然后给出了三电平变换器直接滑模控制策略的设计方法，最后对滑模控制三电平变换器进行仿真分析，并和PWM控制三电平变换器做比较，仿真结果验证了滑模变结构控制策略可以大大提高变换器鲁棒性和动态品质。     

Sliding mode control and stability analysis of buck DC-DC converter

This paper is proposed to deal with the voltage regulation of buck DC-DC converter based on sliding mode control (SMC) technology. A buck DC-DC converter with parasitic resistance is inherently a bilinear system possessing inevitable uncertainties, such as variable resistive load and input disturbance. First, the buck DC-DC converter is modified into an uncertain linear model. Then, SMC technology is adopted to suppress the input disturbance and reduce the effects from the load variation. In addition, the continuous conduction mode (CCM) for normal operation can be guaranteed by the design of sliding function. Finally, experimental results are included for demonstration.     

A fault-tolerant strategy based on SMC for current-controlled converters

The sliding mode control (SMC) is used to control variable structure systems such as power electronics converters. This paper presents a fault-tolerant strategy based on the SMC for current-controlled AC–DC converters. The proposed SMC is based on three sliding surfaces for the three legs of the AC–DC converter. Two sliding surfaces are assigned to control the phase currents since the input three-phase currents are balanced. Hence, the third sliding surface is considered as an extra degree of freedom which is utilised to control the neutral voltage. This action is utilised to enhance the performance of the converter during open-switch faults. The proposed fault-tolerant strategy is based on allocating the sliding surface of the faulty leg to control the neutral voltage. Consequently, the current waveform is improved. The behaviour of the current-controlled converter during different types of open-switch faults is analysed. Double switch faults include three cases: two upper switch fault; upper and lower switch fault at different legs; and two switches of the same leg. The dynamic performance of the proposed system is evaluated during healthy and open-switch fault operations. Simulation results exhibit the various merits of the proposed SMC-based fault-tolerant strategy.     

基于最优负载瞬态特性的单相全桥逆变器解耦设计

针对单相全桥工频逆变器设计过程欠缺规范的问题,该文提出了一种以动态设计指标为条件解耦设计主电路滤波参数和控制器参数的公式化分步设计法.以阻性负载跃变量为条件,分析了单相全桥工频逆变器在两种极端情况下的最优负载瞬态响应过程,推导了最优负载瞬态特性关于滤波参数的数学表达式,并给出了表达式适用范围-输出电压跌落量低于10%,且结合逆变器的动态设计指标提出了一种滤波器参数设计方法,再以滑模控制为例,结合动态设计指标给出了一种滑模控制器设计方法.仿真实验结果验证了最优负载瞬态响应过程的存在性,最优负载瞬态特性表达式的正确性和有效性,也验证了解耦设计法的正确性和有效性.该解耦设计法具有良好的理论价值和工程价值.     

Buck–Boost-Type Unity Power Factor Rectifier With Extended Voltage Conversion Ratio

A buck-boost-type unity power factor rectifier is proposed in this paper. The main advantage of the proposed rectifier over the conventional buck-boost type is that it can perform input power factor correction (PFC) over a wider voltage conversion range. With a single switch, a fast well-regulated output voltage is achieved with a zero-current switch at turn-on. Moreover, the switch voltage stress is independent of converter load variation. The proposed converter is well suited for universal offline PFC applications for a low power range (<150 W ). The feasibility of the converter is confirmed with results obtained from a computer simulation and from an experimental prototype.     

直流微电网双向AC/DC变换器鲁棒前馈控制策略研究

针对双向AC/DC功率变换器在直流微电网母线电压稳定性方面的问题,文中提出了一种结合LESO和滑模理论的前馈鲁棒控制策略。通过建立直流微电网三相AC/DC双向功率变换器的动态数学模型,架构了三阶线性扩张状态观测器,并将三阶LESO的观测值用于滑模控制器的设计。该控制策略能够在不需要额外电流传感器的情况下实现前馈控制,并确保系统具有良好的动态性能。该策略还能够有效降低滑模控制的实现难度,提高系统的鲁棒性。仿真分析验证了文中所提控制策略的有效性。     

具有攻击角约束的无抖振滑模导引律设计

为了提高拦截器弹头的杀伤力,带攻击角度约束的导引律一直是学术界研究的热点。因此,制导律的设计既要保证较小的脱靶量又要保证以相应的攻击角度打击目标,目前已有很多的控制方法应用在拦截器制导设计中,包括最优制导律,滑模制导律,PN制导律,等等。我们知道滑模控制方法对外界扰动和参数不确定性有较好的鲁棒性,但是滑模控制的抖振缺陷普遍存在于传统的线性滑模和终端滑模中。因此,本文提出了一种新的无抖振终端滑模控制方法用于制导律的设计中,该方法不仅对外界有界扰动有较好的鲁棒性,还有效的消除了抖振的产生。最后数字仿真验证了该方法的有效性。     

A new controller for boost dc–dc converters based on a novel sliding surface

ABSTRACT

In this paper, two control schemes for boost converters affected by uncertainties in input voltage and load are proposed. The boost converter dynamics is redefined in terms of new state variables to facilitate the use of a disturbance observer that can estimate matched and unmatched disturbances. A sliding surface, which is new in the context of boost converters, is proposed to enable tracking and regulation of output voltage without requiring measurement of input voltage and load current. The stability of the overall system including the disturbance observer, the sliding variable and the output is proved. The performance of the schemes is assessed for regulation of output voltage and tracking of reference voltage by simulation as well as experimentation in which various types of uncertainties and various types of reference voltages are considered.