[发明专利]DC/DC变换器的双积分间接滑模控制器及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及DC/DC(将固定的直流电压变换为可变的直流电压)变换器的控制方法技术领域，具体涉及一种DC/DC变换器的双积分间接滑模控制器及控制方法。

背景技术

滑模控制作为一种控制方法最初是被用于控制变结构系统，其主要优点是在不确定的负载扰动，输入扰动或系统参数变化时能保持好的稳定性和鲁棒性。此外，滑模控制器相对于其他非线性控制器具有高度的灵活性并且在应用中易于实现。这些优点使得滑模控制非常适合于控制非线性系统，例如DC/DC变换器主电路1如图1所述，包括电源V_i、功率开关S_w、二极管D、滤波电容C、储能电感L、电阻负载r_L，所述电源V_i的正极连接功率开关S_w的漏极，电源V_i的负极连接二极管D的正极，二极管D的负极连接功率开关S_w的源极，储能电感L的一端连接功率开关S_w的源极，储能电感L的另一端连接滤波电容C的一端，滤波电容C的另一端连接二极管D的正极，电阻负载r_L的一端连接滤波电容C的一端，电阻负载r_L的另一端连接滤波电容C的另一端。而近期越来越多的研究表明滑模控制在提高DC/DC变换器的控制性能方面具有独特的优势。所以在常规的线性控制方法无法获得理想的控制效果时，有必要采用非线性的滑模控制方法来代替常规的线性控制方法，从而可以在更加宽的工作范围得到更加好的调节性能。滑模控制是通过对状态的实时检测，判断系统所处的不同结构，进而控制开关的切换以达到既定的控制，无需近似线性化处理，适应了系统的非线性特性，能够取得更好的动态性能。

然而，滑模控制器在DC/DC变换器的实际应用中经常受限于两个主要方面：一是滑模控制器的工作频率不是固定的，导致滑模控制在工程中应用比较复杂，不利于工程化应用；二是滑模控制的调节过程中稳态误差过大，这样会导致输出电压在设计值附近上下跳动，偏差较大，DC/DC变换器的稳态效果比较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种DC/DC变换器的双积分间接滑模控制器及控制方法，该控制器和控制方法通过在其滑模面函数中引入一个状态变量的双重积分项来提高滑模控制器的阶数，可以有效的减小滑模控制中存在的稳态误差过大问题，并有效地提高了DC/DC变换器的动态性能和鲁棒性。

为解决上述技术问题，本发明公开的一种DC/DC变换器的双积分间接滑模控制器，它包括比较器、电流采样器、加法器、减法器、比例积分器、电压采样器和锯齿波发生器，所述电压采样器的信号输入端用于采集DC/DC变换器主电路的输出电压V₀，电压采样器的信号输出端连接减法器的反相输入端，减法器的正相输入端为参考电压输入端，减法器的输出端连接比例积分器的输入端，比例积分器的输出端连接加法器的第一输入端，电流采样器的信号输入端用于采集流过DC/DC变换器主电路滤波电容C的电流，电流采样器的信号输出端连接加法器的第二输入端，电压采样器的信号输出端还连接加法器的第三输入端，加法器的输出端连接比较器的同相输入端，锯齿波发生器的输出端连接比较器的反相输入端，比较器的输出端能向DC/DC变换器主电路的功率开关S_w的控制端输送控制信号。

一种利用上述DC/DC变换器的双积分间接滑模控制器进行滑模控制的方法，它包括如下步骤：

步骤1：电压采样器采集DC/DC变换器主电路的输出电压V₀，电压采样器输出的电压值为βV₀，β为电压采样系数；

同时，电流采样器采集流过DC/DC变换器主电路滤波电容C的电流，电流采样器对流过DC/DC变换器主电路滤波电容C的电流进行负比例处理后输出给加法器；

步骤2：减法器将输入的参考电压V_ref与电压采样器输出的电压值βV₀相减，并将相减的结果输入到比例积分器进行比例积分补偿；

步骤3：比例积分补偿后的电压值和电压采样器输出的电压值βV₀以及电流采样器输出的负比例处理后的电流值输入加法器进行加法处理；