多重化双向DC-DC变换器PI滑模变结构控制策略研究
陈明1,2,汪光森1,2,马伟明1,2
(1.海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室,湖北武汉430033;
2.海军工程大学电力电子技术研究所,湖北武汉430033)
摘要: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。
关键词:电力电子;双闭环;等效控制;滑模变结构控制
中图分类号:TM46;TP 13文献标识码:A文章编号:1006-6047(2008)04-0053-05
引言
所有为开关变换器设计的控制器事实上都是周期性的时变结构的控制器,通常有2个可能的δ值,依次轮流改变变换器的拓扑结构。变换器通过强制δ(t)=1或δ(t)=0来创建开关函数δ(t),达到开通或关断电力电子器件的目的[1-2]。
滑模变结构控制策略是通过控制量的切换使系统状态沿着滑模面滑动,使系统在受到参数摄动和外干扰时具有不变性[1-23]。与传统PWM控制方式的开关变换器相比,滑模变结构控制方式的开关变换器具有良好的动态特性、鲁棒性以及在电源和负载大范围变化时能保持系统稳定性等优点[1-23]。多种滑模控制方式已用于控制DC-DC开关变换器,但因滑模控制方式要求全状态变量反馈,且需相应的基准参考量,故增加了电路设计的复杂性[20-21]。
首先分析了多重化双向DC-DC变换器的工作原理,继而得出双向DC-DC变换器的变结构模型,针对多重化双向DC-DC变换器提出一种新的PI滑模变结构控制策略,实现调控电压、单元电路电感电流间均流的目的。最后给出了仿真结果。
1多重化双向DC-DC变换器[24]
为减小变换器电感电流纹波、电流谐波含量和滤波器体积,适应DC-DC变换器滤波网络参数的优化,把几个结构相同的基本变换器适当组合(一种特殊的并联,一般是开关管触发相位错开一定角度)构成另一种复合型DC-DC变换器,称之为多重化DC-DC变换器。
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