带恒功率负载直流降压变换器的积分滑模控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了带恒功率负载直流降压变换器的积分滑模控制方法和系统。该方法基于微分的平坦性，将带恒功率负载直流降压变换器的大信号状态空间平均模型转换为结构简单的线性系统，降低了控制器设计的难度。采用积分滑模控制方法，既保证了闭环系统的鲁棒性，又削弱了抖振。同时，设计了一种功率观测器，在线估计负载功率，实时调整控制器参数。通过仿真验证，本发明专利技术对带恒功率负载直流降压变换器有良好的控制性能，面对负载突变和参数摄动对系统带来的干扰，具有较强的鲁棒性和抗干扰性。具有较强的鲁棒性和抗干扰性。具有较强的鲁棒性和抗干扰性。

【技术实现步骤摘要】
带恒功率负载直流降压变换器的积分滑模控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及一种基于微分平坦性的积分滑模控制方法，具体涉及一种带恒功率负载直流降压变换器的自适应积分滑模控制方法和系统，属于电力电子变换器


技术介绍

[0002]微电网可以将分布式电源集成到电力系统中，是未来智能电网的重要组成部分。根据母线电压的特点，微电网可分为交流微电网和直流微电网。与交流微电网相比，直流微电网不存在相位不平衡、谐波、同步和无功潮流等问题，更易于控制。此外，相比于交流微电网，直流微电网可以更高效、更可靠地整合直流电源和直流负载。随着直流电源数量的增加和直流负载比例的增大，直流微电网得到了广泛的应用。
[0003]在直流微电网中，为了增加电压调节的灵活性，一些电力电子转换器以级联的形式使用。然而，当这些转换器受到严格控制时，电力电子转换器负载表现为恒定功率负载。而恒功率负载的电流与电压成反比，具有负阻抗特性，会降低系统阻尼，导致系统不稳定，甚至使系统无法正常工作。PID控制法因其结构简单、易于实现，是目前实际工程中最常见的控制方法。但当系统中存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.带恒功率负载直流降压变换器的积分滑模控制方法，其特征在于，所述变换器包括：输入电源、输出端电容、滤波电感、恒功率负载、续流二极管和开关管；所述输入电源的正极连接开关管的漏极，所述开关管的源极连接续流二极管的阴极和滤波电感的一端，滤波电感的另一端分别连接输出端电容的一端和恒功率负载的一端，所述输入电源的负极连接续流二极管的阴极、滤波电容的另一端和恒功率负载的另一端；所述积分滑模控制方法包括：获取滤波电感的电流和输出端电容的电压，根据获取的电流和电压建立大信号状态空间平均模型；基于大信号状态空间平均模型，估计恒功率负载的功率；基于微分的平坦型，结合估计获得的恒功率负载的功率，对原本非线性的系统状态空间方程进行坐标变换，得到线性系统模型；针对线性系统模型，基于滑模控制理论，设计积分滑模控制的滑模面，基于滑模面设计控制律；将控制律进行反变换，得到带恒功率负载的直流降压变换器的控制率，将其作为占空比输入；再经由PWM控制得到固定频率的变换器驱动信号，通过对占空比的实时控制，调整变换器的输出电压。2.根据权利要求1所述的带恒功率负载直流降压变换器的积分滑模控制方法，其特征在于，大信号状态空间平均模型表示如下：；其中，x1为滤波电感电流，x2为输出端电容电压，为滤波电感电流对时间的导数，为输出端电容电压对时间的导数；L、C分别为滤波电感的标称值、输出端电容的标称值，Us为输入电压，d为占空比，ΔL和ΔC分别为滤波电感和输出端电容的参数摄动，P为恒功率负载功率。3.根据权利要求1所述的带恒功率负载直流降压变换器的积分滑模控制方法，其特征在于，估计恒功率负载的功率的表达式如下：；其中，x1为滤波电感电流，x2为输出端电容电压，C为输出端电容的标称值，为恒功率
负载功率P的估计值，为中间变量，为中间变量对时间的一阶导数，α为调节参数，需要满足条件α>0。4.根据权利要求3所述的带恒功率负载直流降压变换器的积分滑模控制方法，其特征在于，基于微分的平坦型，结合估计获得的恒功率负载的功率，对原本非线性的系统状态空间方程进行坐标变换，得到线性系统模型，具体包括：基于微分的平坦性，选取输出端电容的标称值构建所述变换器的平坦输出，平坦输出及其对时间的导数表示如下：；；；其中为平坦输出，为平坦输出对时间的一阶导数，为平坦输出对时间的二阶导数，L为滤波电感的标称值，Us为输入电压，d为占空比；进行坐标变换包括：；；其中，，为参考电压；为平坦输出期望...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺伟，王想，商誉楷，李涛，宋公飞，罗勇，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：