【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子控制，具体涉及单电感双输出buck变换器改进滑模自抗扰控制方法。
技术介绍
1、近年来，随着电力行业的不断发展，对于产品整机的功率密度提出了越来越高的要求，不同单元模块通常需要不同等级的电源为其供电。使用传统的单输入单输出变换器不仅会增加成本和增大体积，不同电感之间还会存在电磁干扰现象。为了解决这些问题，有学者提出了一种单电感多输出(single-inductor multiple-output,simo)变换器。该变换器具备成本低、效率高、精度高等优点。目前在led驱动电源、燃料电池、光伏微电网、电动汽车等领域中已有相关应用。但由于多条输出支路共享一个电感，使得各输出支路之间存在交叉影响。
2、在众多控制策略中，滑模控制对外部的扰动和参数的不确定性具有较强的鲁棒性，已广泛应用于各种变换器中。但是滑模控制会引起抖振问题，抖振现象会使得系统能耗增加，影响系统的状态跟踪精度，严重时甚至会影响系统的稳定性。因此，削弱抖振是滑模控制中最为关键的问题。针对这一问题，一些学者致力于将滑模与其他控制策略相结合形成复合控制策略。有文献将带变死区补偿的模糊算法和滑模控制相结合，并应用在三相交错并联dc/dc变换器中改善系统的动态品质，有效解决了抖振问题，但模糊控制缺少相应的理论根据和数学推导，设计困难。有文献提出将滑模控制和干扰观测器相结合，利用干扰观测器估计系统扰动并补偿到滑模控制中，有效提高了滑模控制的性能，但干扰观测器的设计依赖精确数学模型，实际应用受限。还有文献利用反步法的设计思想结合滑模控制，提升了系统
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供单电感双输出buck变换器改进滑模自抗扰控制方法，有效解决了单电感双输出(sido)buck变换器发生输入电压跳变和负载扰动时输出支路间存在严重交叉影响使得输出电压暂态性能变差的问题。
2、本专利技术所采用的技术方案是，单电感双输出buck变换器改进滑模自抗扰控制方法，首先，根据状态空间平均法，建立sido buck变换器在电感电流连续模式下的数学模型，其次，将变换器的主路和支路拟合成独立的二阶adrc范式分开设计，利用降阶级联扩张状态观测器creso对系统状态变量和内外总扰动项进行估计，然后，利用非奇异tsmc设计状态误差反馈控制律，并加入超扭矩算法进一步降低滑模控制的抖振现象。
3、本专利技术的特点还在于，
4、具体按照以下步骤实施：
5、步骤1：sido buck变换器建模；
6、步骤2：主路控制器设计；
7、步骤2.1：creso设计；
8、步骤2.2：状态误差反馈律设计；
9、步骤3：支路控制器设计。
10、步骤1具体为：
11、sido buck变换器主电路包括电感l、续流二极管vd、输入主开关管si，还包括结构相同的支路a和支路b，支路a包括输出支路开关管sa、输出电容ca、负载电阻ra，支路b包括输出支路开关管sb、输出电容cb、负载电阻rb，sido buck变换器的输入电压为vin，支路a、支路b的输出电压va、vb；
12、根据状态空间平均法推导出sido buck变换器电路关系如下：
13、
14、式(1)中，da和db分别为开关sa和开关sb在一个周期内的导通时间，当变换器工作在ccm时，有da+db＝1；
15、由式(1)推导出sido buck变换器的输出增益为：
16、
17、步骤2.1具体为：
18、考虑电路参数的不准确性和其它的外部扰动，引入系统未建模部分干扰和未知的外部扰动u，由式(1)得：
19、
20、对式(3)中va求二阶导得：
21、
22、式(4)中，
23、
24、定义f为a支路的总扰动，b0为主路系统输入增益b的估计值，式(4)变为：
25、
26、式(5)中，f＝bdi-b0di+g+h；
27、支路a输出电压跟踪误差ea定义为：
28、ea＝vrefa-va (6)
29、将式(6)代入式(5)中得：
30、
31、式(7)中，fd为误差域中的总扰动，满足
32、将fd扩张为新的状态变量，令x1＝ea，x3＝fd，进而系统状态方程表示为：
33、
34、针对式(8)所示变换器系统设计扩张状态观测器eso为：
35、
36、式(9)中，ω0为观测器带宽，z1、z2、z3分别为x1、x2、x3的估计值；
37、由式(9)可知，x1直接得出而无需通过z1观测，因此，将式(9)降阶为：
38、
39、引入两个虚拟中间变量y2、y3计算x2的值，式(10)变为：
40、
41、中间变量y2、y3满足：
42、
43、构建第二级eso对剩余扰动进行估计：
44、
45、式(13)中，z4为x2的估计值，z5为x3的残留观测值；
46、联立式(11)～式(13)得creso对x2的观测值和x3的观测值为：
47、
48、对式(9)应用laplace变换得eso的扰动估计传递函数为：
49、
50、对式(14)应用laplace变换得rceso的扰动估计传递函数为：
51、
52、步骤2.2具体为：
53、设计非奇异终端滑模面s为：
54、
55、式(17)中，为待设计常数，满足η>0，且其中p和q为正奇数；
56、令由式(17)设计等效控制器ueq为：
57、
58、将超扭矩算法引入到切换控制器的设计中以抑制抖振，超扭矩控制算法表达式为：
59、
60、式(19)中，α和γ为控制系数；sign(.)为符号函数。
61、由式(19)可设计切换控制器usw为：
62、
63、联立式(18)和式(20)得：
64、
65、式(21)中，
66、步骤3具体为，
67、利用状态平均法对sido buck变换器进行小信号建模，得支路b控制-输出的传递函数为：
68、
69、式(22)中，a0＝ra-2dbra+db2ra+db2rb；a2＝calra+cblrb,a3＝cacblrarb；c0＝(il-db)ilrarb+dbrb(va-vb)；c1＝illrb+cadbrarb(va-vb)；c2＝cail本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.单电感双输出Buck变换器改进滑模自抗扰控制方法，其特征在于，首先，根据状态空间平均法，建立SIDO Buck变换器在电感电流连续模式下的数学模型，其次，将变换器的主路和支路拟合成独立的二阶ADRC范式分开设计，利用降阶级联扩张状态观测器CRESO对系统状态变量和内外总扰动项进行估计，然后，利用非奇异TSMC设计状态误差反馈控制律，并加入超扭矩算法进一步降低滑模控制的抖振现象。
2.根据权利要求1所述的单电感双输出Buck变换器改进滑模自抗扰控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
3.根据权利要求2所述的单电感双输出Buck变换器改进滑模自抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
4.根据权利要求3所述的单电感双输出Buck变换器改进滑模自抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤2.1具体为：
5.根据权利要求4所述的单电感双输出Buck变换器改进滑模自抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤2.2具体为：
6.根据权利要求5所述的单电感双输出Buck变换器改进滑模自抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤3具体为，
【技术特征摘要】
1.单电感双输出buck变换器改进滑模自抗扰控制方法，其特征在于，首先，根据状态空间平均法，建立sido buck变换器在电感电流连续模式下的数学模型，其次，将变换器的主路和支路拟合成独立的二阶adrc范式分开设计，利用降阶级联扩张状态观测器creso对系统状态变量和内外总扰动项进行估计，然后，利用非奇异tsmc设计状态误差反馈控制律，并加入超扭矩算法进一步降低滑模控制的抖振现象。
2.根据权利要求1所述的单电感双输出buck变换器改进滑模自抗扰控制方法，其特征在于，具体按照以...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。