本申请提供一种基于滑模控制LLC谐振变换器的方法，该方法包括以下步骤：步骤(1)分析谐振变换器在各个频率范围内的直流稳态特性，获得电压增益、品质因数及标准化频率；步骤(2)根据电压增益、品质因数及标准化频率对应状态变量经过分析处理获得输出的传递函数；步骤(3)根据传递函数结合滑模控制设计获得控制率。本申请关注共振变换器的动态性能，并提出了一种共振变换器的滑模控制方案，实现了触摸模型的稳态精度和动态跟踪性能。通过建立了基于滑模控制的实验仿真平台和比较传统控制的仿真平台，其中对控制参数进行了最优设计。通过比较了滑模控制和传统控制的动态性能，实验证明滑模控制方案显著提高系统的动态响应速度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子，具体涉及一种基于滑模控制llc谐振变换器的方法。
技术介绍
1、llc谐振变换器是在传统lc二阶谐振变换器的基础上增加一个并联谐振电感改进而来的，相对于普通串联、并联谐振变换器在特性上有明显的改善。
2、但它的在控制方法、参数设计、输入输出特性调节上却相对复杂,所以提出一整套行之有效的变换器设计方法对精确控制变换器输出为我们所用确实是非常重要的。然而现有技术中没有满足输入电流和负载突变的响应实现系统的动态响应速度。
3、因此，需要一种新的llc谐振变换器方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提出一种基于滑模控制llc谐振变换器的方法，通过总结编花器各参数对变换器运行的影响，给出变换参数的具体设计方式，实现对输入和负载突变的响应，通过滑模控制方案可以显著提高系统的动态响应速度。
2、本专利技术所述的一种基于滑模控制llc谐振变换器的方法，包括以下步骤：
3、步骤(1)分析谐振变换器在各个频率范围内的直流稳态特性，获得电压增益、品质因数及标准化频率；
4、步骤(2)根据电压增益、品质因数及标准化频率对应状态变量经过分析处理获得输出的传递函数；
5、步骤(3)根据传递函数结合滑模控制设计获得控制率。
6、可选地，所述步骤(1)包括以下步骤：
7、步骤(11)采用一次谐波电路分析，变压器原始端电压vp，傅里叶级数展开，展开后的表达式为：
8、
>9、步骤(12)基频分量与方波电压同相，因此，取n＝1得到其基频分量的表达式为：10、
11、步骤(13)变压器原边电流i p的傅里叶级数展开可以近似为一个正弦基频分量，其表达式为：
12、
13、上述方程中最关键的一点是计算i prms：
14、
15、等效电阻
16、电压增益：llc谐振变换器的交流电压增益可以得到如下：
17、
18、定义激励电感与谐振电感的比值为：
19、品质因数:
20、标准化频率:
21、llc谐振变换器的电压增益函数可以得到如下：
22、
23、可选地，所述步骤(2)包括以下步骤：
24、步骤(21)使用谐波近似法将每个状态变量分解为正弦和余弦分量，通过基频分析线性化非线性链接；
25、步骤(22)使用谐波平衡法获得大信号模型并找到稳态解，选择工作点为串联谐振频率fr，在该频率下施加小信号扰动，然后进行线性化处理以获得系统的动态模型；
26、步骤(23)通过扩展描述函数法，可以得到llc谐振变换器的七阶模型，然而，模型的更高阶数将导致控制器相位滞后的问题，因此根据llc谐振变换器的参数特性降低了阶数；
27、步骤(24)在llc谐振变换器中，为了实现高开关频率和输出电压的低纹波分量，谐振网络的元件参数要小于输出滤波电容co；同时，输出滤波电容co与谐振网络等效动态阻抗之间的相互作用确定了低频分量，因此主要考虑一对主导极对的影响；
28、步骤(25)采用脉冲频率调制(pfm)通过频率控制来调节输出电压，然后系统输入变量为fs，从控制到输出的传递函数。
29、可选地，所述步骤(2)包括以下简化：
30、传递函数为
31、
32、其中
33、kf＝-8vnlm/πnlrfr(公式十二)
34、简化模型gvf(s)与在byrd图中使用扫描方法获得的模型gsweep(s)进行了比较，通过比较分析，该简化模型描述对象特性效果好。
35、可选地，所述步骤(3)包括以下步骤：
36、步骤(31)根据上述算法，系统可以被视为一个二阶系统；因此，考虑受控对象:θ″(t)＝-f(θ,t)+bu(t)(公式十三)，f(θ,t)和b是已知的，并且b大于0；
37、滑模函数为：s(t)＝ce(t)+′e(t) (公式十四)
38、其中，c>0并且满足hurvitz条件；跟踪误差为：e(t)＝θd(t)-θ(t)，e′(t)＝θ′d(t)-θ′(t).(公式十五)θ′d(t)是理想位置信号；
39、s′(t)＝ce′(t)+e″(t)＝c(θ′d(t)-θ′(t))+(θ″d(t)-θ″(t))＝c(θ′d(t)-θ′(t))+(θ″d(t)+f(θ,t)-bu(t))(公式十六)
40、步骤(32)采用指数收敛速率，s′＝-εsgns-ksε>0,k>0 (公式十七)
41、因此，c(θ′d(t)-θ′(t))+(θ″d(t)+f(θ,t)-bu(t))＝-εsgns-ks (公式十八)
42、因此，滑模控制器表示为：
43、
44、可选地，在所述步骤(3)之后还包括以下步骤：
45、直流参考电流突变跟踪实验为了模拟基于滑模控制llc谐振变换器的应用场景，以电流环控制为例设计了两种实验；对于设定的目标值为2，对系统施加随机数量的扰动，观察滑模控制和传统pid控制在直流参考电流突变事件中性能的差异，以验证和量化设计控制在直流参考电流突变事件中的动态响应性能。
46、有益效果：本申请通过关注共振变换器的动态性能，并提出了一种共振变换器的滑模控制方案；一方面回顾了共振变换器的动态特性，使用扩展描述函数法对变换器进行系统建模和小信号推导，通过比较理论计算和仿真结果验证了触摸模型的稳态精度和动态跟踪性能。另一方面建立了基于滑模控制的实验仿真平台和比较传统控制的仿真平台，其中对控制参数进行了最优设计。比较了滑模控制和传统控制的动态性能，包括对输入电流和负载突变的响应，实验证明滑模控制方案可以显著提高系统的动态响应速度。
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【技术保护点】
1.一种基于滑模控制LLC谐振变换器的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1中基于滑模控制LLC谐振变换器的方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下步骤：
3.根据权利要求1中基于滑模控制LLC谐振变换器的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下步骤：
4.根据权利要求1中基于滑模控制LLC谐振变换器的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下简化：
5.根据权利要求1中基于滑模控制LLC谐振变换器的方法，其特征在于，所述步骤(3)包括以下步骤：
6.根据权利要求1中基于滑模控制LLC谐振变换器的方法，其特征在于，在所述步骤(3)之后还包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于滑模控制llc谐振变换器的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1中基于滑模控制llc谐振变换器的方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下步骤：
3.根据权利要求1中基于滑模控制llc谐振变换器的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下步骤：
4.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：何靖，卢建宁，林凯华，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：
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