【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子dc/dc变换器控制，尤其涉及一种用于llc谐振变换器的基于非线性扰动观测器滑模控制方法及系统。
技术介绍
1、目前，在新能源发电、储能技术高电压，大功率的发展趋势下，llc谐振变换器因其高效率、高功率密度特性得到了工业与学术领域的关注。llc一大优势是在大范围工作区间内能实现软开关效果，有助于解决开关器件承受大电压应力导致开关损耗提高的问题，提升变换器的效率。因此llc谐振变换器在微电网直流母线变换器，储能装置端口变换器等方面的运用有很大的潜力。
2、现有的针对llc变换器的控制策略方面已有许多研究，主要关注于实现宽范围电压输出、轻载工作状态的控制。但负载均默认为纯阻性负载，然而在实际交直流微电网中，交直流配电系统直流母线上将会接入大量的恒功率负载，这些严格调节的恒功率负载具有负阻抗特性，会减小系统阻尼，这些因素将会造成控制系统不稳定。pi控制因其结构简单、易于实现，是目前实际工程中最常见的控制方法。但当系统中存在参数摄动和负载扰动时，llc的谐振腔增益会发生改变，现有pi控制方法并未考虑负载扰动和参数摄动对系统带来的不利影响，因此其控制性能较差。
3、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的控制策略很少考虑llc谐振变换器的负载为恒功率负载的情况，对llc谐振变换器在负载扰动和参数摄动等大信号扰动下的稳定性的研究较少。恒功率负载的负阻抗特性会削弱系统的稳定性，且设备运行时存在的内外部干扰，影响了设备的性能。同时，为实现复杂工作指令，对其动态响应能力提出了要求，因此研究ll
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于非线性扰动观测器滑模控制方法、系统、介质及设备，解决了llc变换器在带恒功率负载(如电机驱动器等)时，遭遇负载扰动、输入电压波动等大信号扰动时输出稳定的电压。
2、具体地，本专利技术的目的在于改善以下几个方面:
3、现有llc控制方法基于阻性负载下的llc拓扑，很少关注负载为恒功率负载的情况。恒功率负载呈现出的复阻抗特性会削弱系统的稳定性，在电力电子负载大比例接入的趋势下需要在设计控制方法时考虑这类负载的影响。
4、本专利技术提出的llc控制方法，基于扰动观测器的滑模控制器，可以显著提高系统的抗干扰能力，能有效抑制诸如负载突变，输入电压波动等大信号扰动对系统带来的不利影响。
5、本专利技术是这样实现的，包括：
6、第一步，获取二次侧经过整流后的电流和输出端电容电压；
7、第二步，使用采样获得的电流电压值，和已知的电路元件参数建立滑模控制与扰动观测器设计所需的llc谐振变换器的状态空间方程；
8、第三步，针对系统模型，基于滑模控制理论，设计滑模控制的滑模面，基于滑模面设计控制律；并设计非线性扰动观测器与滑模控制组合使用对控制的效果进行优化；
9、第四步，将控制律基于进行反变换，得到实际的控制量开关频率的值，将其作为输入，再经由压控振荡器得到变化频率的开关信号作为变换器开关管的驱动信号，通过对频率的实时控制来调整变换器的输出电压。
10、进一步，第一步的具体实现方法：
11、使用电流传感器和电压传感器获取llc谐振变换器二次侧经过整流后的电流和输出端电容电压；
12、将获取的电流和电压信号进行采样，得到离散的电流电压值，用于后续的控制系统设计。
13、进一步，第二步的具体实现方法：
14、基于二次侧经过整流后的电流和输出端电容电压的离散采样值，结合已知的电路元件参数，建立llc谐振变换器的状态空间方程；
15、状态空间方程通常包括电流、电压和电路元件参数等状态变量。
16、进一步，第三步的具体实现方法：
17、基于llc谐振变换器的状态空间方程，采用滑模控制理论设计滑模面，确定控制系统的目标点；
18、设计滑模控制的控制律，使得系统状态快速、稳定地达到滑模面并保持在滑模面上；
19、设计非线性扰动观测器，根据系统的输出反馈信息估计和抵消系统中的扰动和不确定性，提高控制系统的鲁棒性和控制精度。
20、进一步，第四步的具体实现方法：
21、将设计好的控制律使用传递函数进行反变换，得到实际的控制量开关频率的值，这个频率值会作为输入传递给压控振荡器；
22、压控振荡器根据输入的频率值调整其输出频率，得到变化频率的开关信号，这个开关信号将驱动变换器开关管的开关动作，从而调整变换器的输出电压；
23、通过对频率的实时控制，实现对llc谐振变换器输出电压的调节和稳定控制。
24、进一步，将非线性扰动观测器与滑模控制相融合，并应用于llc谐振变换器控制中；通过建立降阶模型、设计滑模控制器和非线性扰动观测器，系统能够快速、稳定地实现期望输出电压和电流，并有效抵消系统中的不确定性和扰动；采用变频率控制方式，根据实际控制量开关频率f来调整输出电压，提高了变换器的效率和性能。
25、本专利技术的另一目的在于提供一种实施所述运基于非线性扰动观测器滑模控制方法的基于非线性扰动观测器滑模控制系统，所述系统包括：电流传感器、电压传感器、状态变量计算模块、参考值计算模块、扰动观测器模块、滑模控制器、控制律变换模块和压控振荡器模块。
26、进一步，所述电流传感器，用于获取二次侧经过整流后的电流；
27、所述电压传感器，用于获取输出端电容电压；
28、所述状态变量计算模块，基于所建立的llc谐振变换器的状态空间模型，计算状态变量的实时值；
29、所述参考值计算模块根据其它模块的输出，实时计算出状态变量的参考值；
30、所述扰动观测器模块，基于状态空间模型，基于非线性扰动观测器的设计方法设计；用于计算恒功率负载的变化；
31、所述滑模控制器，基于状态变量计算模块得到的线性系统模型和滑模控制理论，设计滑模控制的滑模面；并基于滑模面设计控制律；
32、所述反变换模块，用于对滑模控制模块中的控制律进行变换，计算得到实际的控制量：开关频率的值；
33、所述压控振荡器，基于反变换模块得到的开关频率的值，通过压控振荡器得到变化频率固定占空比的变换器驱动信号，通过对开关频率的实时控制，调整变换器的输出电压。
34、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
35、第一、由于谐振元件的存在，数学模型阶数较高，llc谐振变换器建模相较于传统pwm变换器难度较大，因此那些需要基于精确小信号数学模型的控制策略会导致控制结构较为复杂。llc谐振变换器内部也存在工作点漂移的问题，负载功率的改变将对llc的增益特性曲线产生影响。上述存在的扰动问题一定程度上影响了传统控制方法的工作性能，甚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于LLC谐振变换器的基于非线性扰动观测器滑模控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的用于LLC谐振变换器的基于非线性扰动观测器滑模控制方法，其特征在于，第一步的具体实现方法：
3.如权利要求1所述的用于LLC谐振变换器的基于非线性扰动观测器滑模控制方法，其特征在于，第二步的具体实现方法：
4.如权利要求1所述的用于LLC谐振变换器的基于非线性扰动观测器滑模控制方法，其特征在于，第三步的具体实现方法：
5.如权利要求1所述的用于LLC谐振变换器的基于非线性扰动观测器滑模控制方法，其特征在于，第四步的具体实现方法：
6.如权利要求1所述的用于LLC谐振变换器的基于非线性扰动观测器滑模控制方法，其特征在于，将非线性扰动观测器与滑模控制相融合，并应用于LLC谐振变换器控制中；通过建立降阶模型、设计滑模控制器和非线性扰动观测器，系统能够快速、稳定地实现期望输出电压和电流，并有效抵消系统中的不确定性和扰动；采用变频率控制方式，根据实际控制量开关频率f来调整输出电压，提高了变换器的效率和性能。
7.一
8.如权利要求7所述用于LLC谐振变换器的基于非线性扰动观测器滑模控制系统，其特征在于，还包括：
9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-5任意一项所述基于非线性扰动观测器滑模控制方法。
10.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现权利要求1-5任意一项所述基于非线性扰动观测器滑模控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种用于llc谐振变换器的基于非线性扰动观测器滑模控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的用于llc谐振变换器的基于非线性扰动观测器滑模控制方法，其特征在于，第一步的具体实现方法：
3.如权利要求1所述的用于llc谐振变换器的基于非线性扰动观测器滑模控制方法，其特征在于，第二步的具体实现方法：
4.如权利要求1所述的用于llc谐振变换器的基于非线性扰动观测器滑模控制方法，其特征在于，第三步的具体实现方法：
5.如权利要求1所述的用于llc谐振变换器的基于非线性扰动观测器滑模控制方法，其特征在于，第四步的具体实现方法：
6.如权利要求1所述的用于llc谐振变换器的基于非线性扰动观测器滑模控制方法，其特征在于，将非线性扰动观测器与滑模控制相融合，并应用于llc谐振变换器控制中；通过建立降阶模型、设计滑模控制器和非线...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜文涛，樊恩泉，马睿，周杨，李相科，郭延思齐，杨帆，杨亚鹏，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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