多相交错并联Buck变换器的控制方法及其控制系统技术方案

本申请实施例提供了一种多相交错并联Buck变换器的控制方法及其控制系统，控制方法包括：根据预设相数，建立多相交错并联Buck变换器，其中，多相交错并联Buck变换器包括多个单相Buck变换电路，单相Buck变换电路被对应的PI控制器控制，一个PI控制器控制多相交错并联Buck变换器的电流内环中的一相Buck变换电路；确定多相交错并联Buck变换器对应的扩张状态观测器；生成非奇异终端滑模控制器，非奇异终端滑模控制器用于实现多相交错并联Buck变换器的电压外环的滑模控制；将扩张状态观测器与非奇异终端滑模控制器组合，生成控制结构，实现对多相交错并联Buck变换器的控制。本申请实施例增强了多相交错并联Buck变换器运行时的鲁棒性。鲁棒性。鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
多相交错并联Buck变换器的控制方法及其控制系统


[0001]本申请实施例涉及电压变换器控制领域，具体涉及一种多相交错并联Buck变换器的控制方法及其控制系统。

技术介绍

[0002]电池化成分容是电池生产的关键步骤，实质是一个对电池反复充放电的过程。电池出厂前都要放置到电池化成分容装置上对其反复充放电，使电池内部电解液充分反应，达到激活电池电解液，达到电极活化的效果，其过程需要DC
‑
DC转换器在电池化成分容过程充分发挥作用。
[0003]其中，Buck变换器是一种常用的DC
‑
DC转换器，Buck变换器可以分为单相Buck变换器和多相交错并联Buck变换器，如果采用单相Buck变换器进行充电，由于其单个元器件功率受到了限制，导致整个拓扑输出功率低，同时还会伴随有较大的电压、电流纹波。但是如果使用多相交错并联Buck变换器，虽然可以降低电流应力，但是有外部扰动时，多相交错并联Buck变换器各相电路中的电流并不均衡，导致多相交错并联Buck变换器并不稳定，为此，亟需提供一种多相交错并联Buck变换器的控制系统解决多相交错并联Buck变换器在使用过程不稳定的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例提供一种多相交错并联Buck变换器的控制方法及其控制系统，解决了多相交错并联Buck变换器在使用过程不稳定的问题，能够增强多相交错并联Buck变换器运行时的鲁棒性。
[0005]为实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种多相交错并联Buck变换器的控制方法，包括：
[0007]根据预设相数，建立多相交错并联Buck变换器，其中，所述多相交错并联Buck变换器包括多个单相Buck变换电路，所述单相Buck变换电路被对应的PI控制器控制，一个PI控制器控制多相交错并联Buck变换器的电流内环中的一相Buck变换电路；
[0008]确定多相交错并联Buck变换器对应的扩张状态观测器，其中，所述扩张状态观测器用于对扰动实时观测并补偿；
[0009]生成非奇异终端滑模控制器，所述非奇异终端滑模控制器用于实现多相交错并联Buck变换器的电压外环的滑模控制；
[0010]将所述扩张状态观测器与所述非奇异终端滑模控制器组合，生成控制结构，实现对多相交错并联Buck变换器的控制。
[0011]可选的，所述根据预设相数，建立多相交错并联Buck变换器，包括：
[0012]构建单相Buck变换电路的状态空间平均模型，所述单相Buck变换电路基于输入电压平均值构建状态空间平均模型；
[0013]组合预设相数的单相Buck变换电路的状态空间平均模型，生成建立多相交错并联
Buck变换器。
[0014]可选的，所述确定多相交错并联Buck变换器对应的扩张状态观测器，包括：
[0015]生成集中扰动，所述集中扰动包括外部扰动、系统扰动带来的总扰动；
[0016]确定多相交错并联Buck变换器的不存在扰动的状态；
[0017]结合集中扰动和多相交错并联Buck变换器的不存在扰动的状态，生成初始线性扩张状态观测模型；
[0018]结合多相交错并联Buck变换器中的多相Buck变换电路的扰动状态，生成扩张状态观测器。
[0019]可选的，所述扩张状态观测器的调节参数与系统扰动呈反比，所述系统扰动越小，所述扩张状态观测器的调节参数越大。
[0020]可选的，所述生成非奇异终端滑模控制器，包括：
[0021]选定在预设模式下的滑模面函数，生成滑模面，所述滑模面函数基于电容电压实际值与给定值之间的误差和误差的微分得到；
[0022]生成趋近律表达式，所述趋近律表达式用于使得多相交错并联Buck变换器在有限时间内从任意状态趋向滑模面；
[0023]结合滑模面和趋近律表达式，生成非奇异终端滑模控制律表达式，确定与非奇异终端滑模控制律表达式对应的非奇异终端滑模控制器。
[0024]可选的，确定与非奇异终端滑模控制律表达式对应的非奇异终端滑模控制器之后，还包括：对非奇异终端滑模控制器稳定性验证。
[0025]可选的，所述将所述扩张状态观测器与所述非奇异终端滑模控制器组合，生成控制结构，实现对多相交错并联Buck变换器的控制，包括：
[0026]确定扩张状态观测器与所述非奇异终端滑模控制器组合的初始控制结构，所述初始控制结构为对多相交错并联Buck变换器控制，但是尚未与多相交错并联Buck变换器连接的结构；
[0027]将所述初始控制结构与多相交错并联Buck变换器相连接，生成控制结构，以实现对多相交错并联Buck变换器的控制。
[0028]可选的，所述预设相数为二相、三相、四相、五相中的至少一种。
[0029]可选的，所述多相交错并联Buck变换器为四相交错并联Buck变换器。
[0030]第二方面，本申请实施例提供了一种多相交错并联Buck变换器的控制系统，包括：非奇异终端滑模控制器、多个PI控制器、多相交错并联Buck变换器、扩张状态观测器，非奇异终端滑模控制器的输出发送到每个PI控制器中，一个PI控制器对多相交错并联Buck变换器中的一相Buck变换电路进行控制，任一相Buck变换电路的输出回传到非奇异终端滑模控制器的输入端中，非奇异终端滑模控制器输入端的比较器将Buck变换电路的实际电压值与预设电压值比较结果传输到非奇异终端滑模控制器，通过非奇异终端滑模控制器实现多相交错并联Buck变换器的电压外环的控制。
[0031]本申请实施例提供了一种多相交错并联Buck变换器的控制方法，包括：根据预设相数，建立多相交错并联Buck变换器，其中，所述多相交错并联Buck变换器包括多个单相Buck变换电路，所述单相Buck变换电路被对应的PI控制器控制，一个PI控制器控制多相交错并联Buck变换器的电流内环中的一相Buck变换电路；确定多相交错并联Buck变换器对应
的扩张状态观测器，其中，所述扩张状态观测器用于对扰动实时观测并补偿；生成非奇异终端滑模控制器，所述非奇异终端滑模控制器用于实现多相交错并联Buck变换器的电压外环的滑模控制；将所述扩张状态观测器与所述非奇异终端滑模控制器组合，生成控制结构，实现对多相交错并联Buck变换器的控制。
[0032]可见，在本申请实施例中，对多相交错并联Buck变换器采用电容电压、电感电流双闭环控制方式；在电压外环，采用线性扩张状态观测器对总扰动进行估计，并采用非奇异终端滑模控制器进行电压外环控制；在电流内环，采用PI控制器保证了多相交错并联Buck变换器的各相均流，补偿了输出电流纹波，通过两种控制方式共同控制的方式，实现了电容电压、电感电流双闭环控制，增强了多相交错并联Buck变换器运行时的鲁棒性。
[0033]还需要说明的是，电压外环中，非奇异终端滑模控制器降低了外部扰动对系统的敏感度，使系统输出更加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多相交错并联Buck变换器的控制方法，其特征在于，包括：根据预设相数，建立多相交错并联Buck变换器，其中，所述多相交错并联Buck变换器包括多个单相Buck变换电路，所述单相Buck变换电路被对应的PI控制器控制，一个PI控制器控制多相交错并联Buck变换器的电流内环中的一相Buck变换电路；确定多相交错并联Buck变换器对应的扩张状态观测器，其中，所述扩张状态观测器用于对扰动实时观测并补偿；生成非奇异终端滑模控制器，所述非奇异终端滑模控制器用于实现多相交错并联Buck变换器的电压外环的滑模控制；将所述扩张状态观测器与所述非奇异终端滑模控制器组合，生成控制结构，实现对多相交错并联Buck变换器的控制。2.根据权利要求1所述的多相交错并联Buck变换器的控制方法，其特征在于，所述根据预设相数，建立多相交错并联Buck变换器，包括：构建单相Buck变换电路的状态空间平均模型，所述单相Buck变换电路基于输入电压平均值构建状态空间平均模型；组合预设相数的单相Buck变换电路的状态空间平均模型，生成建立多相交错并联Buck变换器。3.根据权利要求1所述的多相交错并联Buck变换器的控制方法，其特征在于，所述确定多相交错并联Buck变换器对应的扩张状态观测器，包括：生成集中扰动，所述集中扰动包括外部扰动、系统扰动带来的总扰动；确定多相交错并联Buck变换器的不存在扰动的状态；结合集中扰动和多相交错并联Buck变换器的不存在扰动的状态，生成初始线性扩张状态观测模型；结合多相交错并联Buck变换器中的多相Buck变换电路的扰动状态，生成扩张状态观测器。4.根据权利要求3所述的多相交错并联Buck变换器的控制方法，其特征在于，所述扩张状态观测器的调节参数与系统扰动呈反比，所述系统扰动越小，所述扩张状态观测器的调节参数越大。5.根据权利要求1所述的多相交错并联Buck变换器的控制方法，其特征在于，所述生成非奇异终端滑模控制器，包括：选定在预设模式下的滑模面函数，生成滑模面，所述滑模面函数基于电容电...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢桢，曾志永，
申请(专利权)人：东莞光亚智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：