滑模控制器制造技术

本申请实施例公开了一种滑模控制器

【技术实现步骤摘要】
滑模控制器、无线电力传输系统及频率控制方法


[0001]本申请涉及无线电力传输
，尤其涉及一种滑模控制器
、
无线电力传输系统及频率控制方法
。

技术介绍

[0002]无线电力传输技术需要高频磁耦合，一般会使用无线电力传输装置，例如全桥谐振变换器，其主要技术优势在于，当开关频率介于电路的两个谐振频率之间时，原端开关管
ZVS
开通，副端整流二极管
ZCS
关断
。
四个开关管均可以工作在软开关状态，大大降低了开关损耗，有利于无线电力传输装置的高频化，提高了电源效率，同时由于谐振腔电的正弦化减小了由
di/dt
和
dv/dt
引起的干扰，提高了无线电力传输装置的电磁兼容性，可以使用磁集成技术，将谐振腔中的串联谐振电感与发射线圈集成在一起，进一步减小装置的体积
。
[0003]但是，现有技术中无线电力传输系统在传统
PI
方法控制下，系统的动态性能和稳态精度均不理想，并不足以满足现在无线电力传输领域的要求
。

技术实现思路

[0004]本申请的主要目的在于提供一种滑模控制器
、
无线电力传输系统及频率控制方法，可以解决现有技术中在传统
PI
方法控制下，无线电力传输系统的动态性能和稳态精度均不理想的技术问题
。
[0005]为实现上述目的，本申请第一方面提供一种滑模控制器，该滑模控制器包括：电压环
、
补偿器
、
电流环
、
微分器
、
滑模模块和调节模块；
[0006]电压环，用于比较无线电力传输系统的输出电压反馈量与参考电压，得到输出电压误差；
[0007]补偿器，用于对输出电压误差进行补偿调节，得到参考电流；
[0008]电流环，用于比较参考电流与整流电流反馈量，得到整流电流误差；
[0009]微分器，用于对输出电压误差进行微分，得到动态误差；
[0010]滑模模块，用于根据输出电压误差
、
整流电流误差
、
动态误差，得到滑模面；
[0011]调节模块，用于根据滑模面和获取到的无线电力传输系统的最大开关频率和最小开关频率，调节无线电力传输系统的开关频率
。
[0012]为实现上述目的，本申请第二方面提供一种无线电力传输系统，该无线电力传输系统包括上述任意一项的滑模控制器
、
驱动模块和无线电力传输装置；
[0013]滑模控制器，用于调节无线电力传输系统的开关频率；
[0014]驱动模块，用于根据滑模控制器输入的开关频率产生相应的开关控制信号；
[0015]无线电力传输装置，用于根据驱动模块的开关控制信号进行无线电力传输
。
[0016]为实现上述目的，本申请第三方面提供了一种无线电力传输系统的频率控制方法，应用于滑模控制器，该方法包括：
[0017]获取无线电力传输系统的输出电压与参考电压之间的输出电压误差；
[0018]对输出电压误差进行补偿调节，得到参考电流；
[0019]获取参考电流与整流电流反馈量之间的整流电流误差；
[0020]通过对输出电压误差进行微分，得到动态误差；
[0021]根据输出电压误差
、
整流电流误差
、
动态误差，得到滑模面；
[0022]根据滑模面和获取到的无线电力传输系统的最大开关频率和最小开关频率，调节无线电力传输系统的开关频率
。
[0023]采用本申请实施例，具有如下有益效果：
[0024]滑模控制是一种典型的非线性控制方法，对比
PI
控制来说，本申请的双环滑模控制具有更好的动态性能，减少了系统的开关损耗和电磁干扰，而双环滑模控制为无线电力传输系统增加了限流能力，同时对比单环滑模拥有更好的动态性能，稳态误差更小，在遇到干扰后系统的恢复速度更快，提高了系统的稳态精度，本实施例通过双环滑模控制可以提高系统的动态性能和稳态精度，拓宽了无线电力传输系统的应用场景，推动了无线电力工业的发展
。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0026]其中：
[0027]图1为本申请实施例中滑模控制器的结构框图；
[0028]图2为本申请实施例中谐振腔两端的交流电压增益
M
与电压频率之间的函数关系示意图；
[0029]图3为本申请实施例中无线电力传输系统的结构框图；
[0030]图4为本申请实施例中无线电力传输装置的电路图；
[0031]图5为本申请实施例中无线电力传输系统的电路图；
[0032]图6为本申请实施例中无线电力传输系统的频率控制方法的流程图；
[0033]图7为本申请实施例中逆变开关网络的的控制信号与开关管电压图；
[0034]图8为无线电力传输系统在本申请的双环滑模控制下与
PI
控制下的动态性能对比图
。
具体实施方式
[0035]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围
。
[0036]如图1所示，在一个实施例中，提供了一种滑模控制器，该滑模控制器具体包括：电压环
10、
补偿器
20、
电流环
30、
微分器
40、
滑模模块
50
和调节模块
60
；
[0037]电压环
10
，用于比较无线电力传输系统的输出电压反馈量与参考电压，得到输出
电压误差；
[0038]补偿器
20
，用于对输出电压误差进行补偿调节，得到参考电流；
[0039]电流环
30
，用于比较参考电流与整流电流反馈量，得到整流电流误差；
[0040]微分器
40
，用于对输出电压误差进行微分，得到动态误差；
[0041]滑模模块
50
，用于根据输出电压误差
、
整流电流误差
、
动态误差，得到滑模面；
[0042]调节模块
60
，用于根据滑模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
S(x)
＝
k1x1+k2x2+k3x3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式9其中，
x1为输出电压误差，
x2为动态误差，
x3为整流电流误差，
V0为无线电力传输系统的输出电压反馈量，
U
ref
为参考电压，
I
ref
为参考电流，
I
c
为无线电力传输系统的整流电流反馈量；
S(x)
为滑模面函数，用于计算滑模面
S
，
k1、k2、k3分别为滑模面函数中三个状态变量
x1、x2、x3的系数
。5.
根据权利要求1所述的滑模控制器，其特征在于，所述参考电流根据以下公式
10
‑
11
计算得到：
I
ref
＝
(V0‑
U
ref
)*G
vi
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式
10
其中，
I
ref
为参考电流，
V0为无线电力传输系统的输出电压反馈量，
U
ref
为参考电压，
G
vi
为补偿器的增益；
s
为拉普拉斯变换的
s
域，
C
为无线电力传输系统的输出电容值，
R
L
为无线电力传输系统的负载电阻值，
r
c
为无线电力传输系统的输出电容的等效串联电阻
。6.
根据权利要求2所述的滑模控制器，其特征在于，所述最大电压增益和最小电压增益通过以下公式
12
‑
13
计算得到：计算得到：其中，
n
为无线电力传输装置中发射线圈与接收线圈的匝...

【专利技术属性】
技术研发人员：王科，彭晶，许士锦，杜宇维，王振兴，杨霄航，代泽林，孙建文，何帅兵，李东波，孙丽琼，段军鹏，项恩新，阳浩，邓云坤，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：