【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种两相同步buck变换器的稳压控制方法及系统，属于开关电源。
技术介绍
1、buck变换器作为一种重要的开关模式直流变换器，它被广泛应用在直流微电网、储能系统、光伏发电及航空航天等领域。两相同步buck变换器由于功率可被两相分担，从而减小了储能元件和开关管的尺寸。同时，两相交错运行有助于减小电压和电流纹波。两相同步buck变换器模型具有系统参数不确定和负载不确定的特点。特别在铁磁磁芯存在较大磁通密度的情况下，滤波电感的磁特性呈现非线性特征。同时，输入电压时变、开关管切换过程、负载功率变化、传感器测量误差都会对控制系统产生未知扰动。这些干扰将导致输出电压产生纹波，从而导致用电设备产生不期望的谐波、浪涌电流或电压。因此在复杂运行条件下提高两相同步buck变换器抗干扰能力具有重要意义。
2、针对上述问题，现有技术将多种控制算法应用到buck变换器，例如滑模控制、pid控制、智能控制、自适应控制、反演控制、预测控制、自抗扰控制。在众多非线性控制算法中，滑模控制由于其强鲁棒性而得到广泛应用。为了在复杂运行条件下，提高buck变换器抗干扰能力。基于扩张状态观测器的滑模控制方案、复合鲁棒离散准滑模控制方案、死区终端滑模控制被相继提出。这些方案采用pwm技术建立buck变换器小信号平均模型。然而，基于小信号技术的建模方法只能保证电压和电流达到参考值附近，难以描述纹波特性。利用滑模变量在滑模面附近往复运动而产生的切换特性，滑模控制可直接控制开关管状态，因此它可用在buck变换器大信号模型。基于滑模控制的切换特性，一些方
3、均流是多相控制器设计的一个重要问题。一种称为多相滑模控制的方案被提出，可用于实现多相电流平均和降低电流纹波。在该方案中，每相电流控制器采用相同参考电流，并通过电流控制器的作用使每相电流趋向参考电流。另外，参考电流可以通过电压控制器获得，从而构成电压和电流串联架构。但是，在串联架构中电流跟踪误差将对电压调节产生扰动，从而影响电压瞬时性能。迟滞滑模控制方案的每相电流环以各相电流平均值为参考值，然后由电压控制器和电流控制器之和决定该相开关管的状态。虽然可以实现均流，但这种控制架构将导致电压控制器和电流控制器出现耦合作用。零平均动态滑模控制的第一相buck变换器被视为主变换器，其余变换器为从变换器。从变换器以主变换器的电流为参考值，并采用积分控制补偿电流偏差。但是这种控制架构需采用定频pwm技术控制开关管状态，因此电压和电流纹波将受输入电压影响。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种两相同步buck变换器的稳压控制方法及系统，利用相互独立的电压控制器和均流控制器，直接控制两相同步buck变换器开关管状态，在系统参数不确定、负载变化情况下具有良好的响应速度和扰动抑制能力。
2、本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
3、一种两相同步buck变换器的稳压控制方法，所述方法包括：
4、采用大信号建模方法将两相同步buck变换器模型分为二阶电压模型和一阶均流模型；
5、针对二阶电压模型，设计三模态滑模控制器，将参考电压以及两相同步buck变换器的输入电压、输出电压和输出电压时间导数作为三模态滑模控制器的输入，三模态滑模控制器的输出为0、1或2，分别对应两相同步buck变换器的三种开关模态，即输出为0时，表示两相高侧开关管都关闭；输出为1时，表示其中一相高侧开关管打开，另一相高侧开关管关闭；输出为2时，表示两相高侧开关管都打开；各相高侧开关管和低侧开关管开关状态相反；
6、针对一阶均流模型，设计均流控制器，将两相同步buck变换器的第一相电感电流与第二相电感电流之差作为均流控制器的输入，根据三模态滑模控制器和均流控制器的输出信号获得两相开关管的开关状态，实现两相同步buck变换器开关管控制。
7、作为本专利技术方法的一种优选方案，所述三模态滑模控制器设计为：
8、
9、其中，u1(t)为三模态滑模控制器的输出信号，s(t)为滑模变量，e(t)为输出电压偏差，e(t)＝ur(t)-uo(t)，ur(t)为电压参考值，uo(t)为输出电压，ui(t)为输入电压，k1为正可调系数，δ为正可调系数，h1和h2为迟滞比较器上限，函数为迟滞比较器，函数φ(x)为：
10、
11、其中，
12、作为本专利技术方法的一种优选方案，所述h1和h2的选择应平衡开关损耗和纹波大小。
13、作为本专利技术方法的一种优选方案，所述均流控制器设计为：
14、
15、其中，u2(t)为均流控制器的输出信号，iδ＝i1-i2，i1和i2分别为第一相和第二相电感电流，函数为迟滞比较器，h3为迟滞比较器上限，u1(t)为三模态滑模控制器的输出信号。
16、作为本专利技术方法的一种优选方案，所述h3的选择应平衡开关损耗和纹波大小。
17、作为本专利技术方法的一种优选方案，所述根据三模态滑模控制器和均流控制器的输出信号获得两相开关管的开关状态，分为四种情况：
18、1)当u1(t)＝0时，λ1(t)＝1且λ2(t)＝0；
19、2)当u1(t)＝1且u2(t)＝0时，λ1(t)＝0且λ2(t)＝1；
20、3)当u1(t)＝0且u2(t)＝0时，λ1(t)＝1且λ2(t)＝0；
21、4)当u1(t)＝2时，λ1(t)＝1且λ2(t)＝1；
22、其中，u1(t)为三模态滑模控制器的输出信号，u2(t)为均流控制器的输出信号，λ1(t)、λ2(t)分别为第一相高侧开关管开关状态、第二相高侧开关管开关状态，λ2(t)＝1和λ2(t)＝1表示第一相和第二相高侧开关管打开，λ1(t)＝0和λ2(t)＝0表示第一相和第二相高侧开关管关闭。
23、一种基于所述的两相同步buck变换器的稳压控制方法的稳压控制系统，所述系统包括三模态滑模控制器、微分电路、均流控制器和逻辑判断电路；两相同步buck变换器的输出电压经微分电路得到输出电压时间导数，将输出电压时间导数以及两相同步buck变换器的输出电压和输入电压均作为三模态滑模控制器的输入，三模态滑模控制器的输入端还连接参考电压，三模态滑模控制器的输出端连接逻辑判断电路的第一输入端；将两相同步buck变换器的第一相电感电流与第二相电感电流之差作为均流控制器的输入，均流控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种两相同步BUCK变换器的稳压控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的两相同步BUCK变换器的稳压控制方法，其特征在于，所述三模态滑模控制器设计为：
3.根据权利要求2所述的两相同步BUCK变换器的稳压控制方法，其特征在于，所述h1和h2的选择应平衡开关损耗和纹波大小。
4.根据权利要求1所述的两相同步BUCK变换器的稳压控制方法，其特征在于，所述均流控制器设计为：
5.根据权利要求4所述的两相同步BUCK变换器的稳压控制方法，其特征在于，所述h3的选择应平衡开关损耗和纹波大小。
6.根据权利要求1所述的两相同步BUCK变换器的稳压控制方法，其特征在于，所述根据三模态滑模控制器和均流控制器的输出信号获得两相开关管的开关状态，分为四种情况：
7.一种基于权利要求1-6任一项所述的两相同步BUCK变换器的稳压控制方法的稳压控制系统，其特征在于，所述系统包括三模态滑模控制器、微分电路、均流控制器和逻辑判断电路；两相同步BUCK变换器的输出电压经微分电路得到输出电压时间导数，将输出电压时间
...【技术特征摘要】
1.一种两相同步buck变换器的稳压控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的两相同步buck变换器的稳压控制方法，其特征在于，所述三模态滑模控制器设计为：
3.根据权利要求2所述的两相同步buck变换器的稳压控制方法，其特征在于，所述h1和h2的选择应平衡开关损耗和纹波大小。
4.根据权利要求1所述的两相同步buck变换器的稳压控制方法，其特征在于，所述均流控制器设计为：
5.根据权利要求4所述的两相同步buck变换器的稳压控制方法，其特征在于，所述h3的选择应平衡开关损耗和纹波大小。
6.根据权利要求1所述的两相同步buck变换器的稳压控制方法，其特征在于，所述根据三模态滑模控制器和均流控制器的输出信号获得两相开关管的开关...
【专利技术属性】
技术研发人员：付兴贺，熊嘉鑫，王柯晴，赖星月，马悦，王茗贤，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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