一种直流-直流转换器控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于自动控制应用技术领域，尤其涉及一种应用于直流-直流转换器的双 重积分滑模控制方法。 技术背景
[0002] 由于化石燃料的大量使用，环境问题和能源危机成为当今社会的焦点。作为未来 能源问题的解决途径，清洁能源为人类指明了方向。目前，各种能源大多转换成电能被应用 于各行业中。然而，清洁能源是不稳定的，不能直接应用，所以需要基于开关控制的电力变 换器来得到稳定和可利用的电能。高可靠的硬件电路和优越的控制策略是获得高性能功率 变换系统不可或缺的条件。
[0003] 随着现代电力电子器件制造技术的发展，功率半导体开关器件性能不断提高，这 为实现电力电子开关系统的高性能提供了必要的硬件支持。然而，由于直流变换控制技术 大都建立在系统模型基础之上，且转换器本身是时变、高阶、离散和强非线性系统，想要得 到精确的解析模型非常困难；同时，随着直流-直流转换器的性能要求不断提高，在动态切 换方面不但要求动态响应速度要快，还要求切换要平滑。但是，传统线性控制技术的控制效 果非常有限，即当系统工作在高频或外部扰动较大时，这些控制策略会导致系统出现超调 大、调节时间长、鲁棒性差以及稳态误差大等问题，很难满足实际指标需求，而最新发展的 智能控制技术又比较复杂，实现较困难。相比而言，滑模变结构控制方法非常适合于时变、 高阶、离散和强非线性系统。滑模变结构控制具有的参数不变性能保证直流-直流转换器 不受某些外部扰动的影响，在保证其稳定性的同时快速响应。因此，作为一种非线性控制方 法，滑模控制非常适合于解决直流-直流转换器工作过程中高频或外部扰动大时存在的问 题。
[0004] 将滑模控制与PID控制、模糊控制、神经网络等控制方法结合使用，可以得到更好 的控制效果，但这会导致控制电路设计复杂、控制程序编写繁琐，使硬件实现元器件多、体 积庞大、灵活性差。然而，通过在滑模切换面中加入系统变量误差的双重积分项，从而解决 其求导过程中阶数降低的问题，增强滑模控制器控制能力，提高直流-直流转换器的动静 态特性；同时，该方法具有普遍适用性，可应用于多种直流_直流转换器。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种直流-直流转换器控制方法，通过在滑模切换面中引入系统 变量误差的双重积分项，解决了滑模切换面求导过程导致的阶数降低问题，增强了滑模控 制器的控制能力，从而有效地提高了系统的动静态性能，使变换器动态响应更迅速、超调更 小、鲁棒性更强、稳态误差更小。
[0006] 本发明提供了一种基于上述的控制方法，该方法包括以下步骤：
[0007] 1.建立系统状态空间模型；
[0008] 2?构建双重积分滑模切换面函数S;
[0009] 3.求解等效控制信号u6q ;
[0010] 4.求解控制信号v。和幅值为vramp的斜坡信号^@ ;
[0011] 5.求解开关信号d;
[0012] 6.调节双重积分滑模控制器中各比例系数，完成双重积分滑模控制器设计。
【附图说明】
[0013] 图1是直流-直流转换器双重积分滑模控制结构框图
[0014] 图2是直流_直流转换器双重积分滑模控制方法流程图
[0015] 图3是双重积分滑模控制流程图
【具体实施方式】
[0016] 以下结合附图进一步说明本发明。
[0017] 图2为本发明提供的直流_直流转换器双重积分滑模控制方法流程图，该方法包 括以下步骤：
[0018] 步骤S201，通过对转换器各储能元件进行分析，确定元件之间能量关系，根据欧姆 定律、基尔霍夫定律等列写关系式，建立系统状态空间模型，如式（1)所示。
[0019]
【主权项】
1. 一种直流-直流转换器的双重积分滑模控制方法，其特征在于：通过在滑模切换面 函数S中引入系统变量误差的双重积分项，能有效地解决切换面函数S求导过程导致的阶 数降低的问题，增强滑模控制器控制能力，提高变换器动静态特性。
2. 根据权利要求1所述双重积分滑模控制方法，其特征在于：所述滑模切换面函数S 由三项构成，即系统变量的误差、误差的积分项以及误差的双重积分项。
3. 根据权利要求2所述双重积分滑模控制方法，其特征在于：求解得到的等效控制 中包含系统变量误差的积分项。
4. 根据权利要求3所述双重积分滑模控制方法，其特征在于：求得的控制信号V。中也 包含系统变量误差的积分项。
5. 根据权利要求1所述的双重积分滑模控制方法，其特征在于：开关信号d(占空比） 是由控制信号v。和斜坡信号;;胃:共同作用产生的。
6. 根据权利要求5所述开关信号d，其特征在于：该信号是通过将控制信号V。和斜坡 信辑;&较，并根据转换I白勺变^特性共同决定得到白勺。
【专利摘要】本发明公开了一种应用于直流-直流转换器的双重积分滑模变结构控制方法，本发明通过在滑模切换面中引入系统变量误差的双重积分项，解决了滑模切换面求导过程导致的滑模控制器阶数降低的问题，增强了滑模控制器的控制能力，从而有效地提高系统的动静态性能。利用这种控制方法，可以很好地避免滑模控制与其他控制方法结合使用而导致的设计复杂、灵活性差等缺点；同时，该方法还具有普遍适用性，可应用于多种直流-直流转换器。
【IPC分类】H02M3-00
【公开号】CN104868713
【申请号】CN201410065384
【发明人】朴昌浩, 江超, 赵钟斗, 禄盛
【申请人】重庆邮电大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2014年2月26日