[发明专利]一种Boost型DC-DC变换器的自适应控制方法

说明书

本发明公开了一种Boost型DC‑DC变换器的自适应控制方法，控制器根据设置的期望输出电压以及所获取实时反馈输出电压、实时反馈输出电流输出驱动信号控制Boost变换器使其输出电压稳定至预设的参考输出电压。与现有技术相比较，采用边界层滑模控制技术来减小滑模变结构控制在控制过程中产生的抖振。同时，针对Boost变换器在工作过程中由于系统参数变化和外部未知干扰引发的不确定性问题，对Boost变换器的状态方程进行更精确的描述；以及，针对系统的不确定性，本发明在设计的滑模变结构控制器的基础上增加自适应控制，能够对外界环境进行自适应同时能够最大程度降低外界环境中各种干扰对Boost变换器的影响并且不损失鲁棒性。

技术领域

本发明属于DC-DC变换器自动控制领域，尤其涉及一种Boost型DC-DC变换器的自适应控制方法。

背景技术

随着人类社会的发展，人们对电能的需求量不断地增加，同时对电能的品质要求也不断地提高。所以，对电能的处理和转换已经成为社会发展的人类生活中不可或缺的一部分。电能功率处理和变换对利用电能方面发挥着越来越重要的作用，从而其处理和变换方法已成为领域研究的热点。

电能处理装置按照功率变换类型可将开关变换器分为以下几种基本形式：AC/DC(整流变换)、AC/AC(交流-交流变换)、DC/AC(逆变换)、DC-DC(直流变换)。其中DC-DC变换器的研究属于电子功率学的范畴，其理论方法涉及电子电力、控制理论和工程等多门学科。DC-DC变换器作为电子电力技术的重要分支，在上个世纪七十年代就已经在欧洲、美国、日本等地掀起了研究的热潮，并且广泛应用与计算机、自动化办公、数据通信以及工业仪表和航天军事等领域。从上世纪七十年代至今，其理论分析和控制方法的研究已经取得了大的发展进步，目前DC-DC变换器正以前所未有的速度向着高效、高频、轻型、绿色、集成化等方向发展。

DC-DC变换器作为一种电力转换器，通过改变开关管导通时间的比例来实现输出电压的调节，并且它的功率范围可以从非常低(小电池)到非常高(高压输电)。DC-DC变换器主要有脉冲频率调制(PFM)和脉冲宽度调制(PWM)两种方式，本文主要是以PWM型DC-DC变换器为对象进行研究。

目前，DC-DC变换器大部分采用线性化控制以及滑模变结构控制(SMC)技术。常用的比例-积分-微分(PID)控制器是基于受控单元的线性化小信号模型进行性能设计的，不适合会产生较大信号扰动的非线性系统。并且，当系统存在不确定因素的时候，为确保系统有良好的输出性能，PID控制器参数需要被动地进行反复调整。另外，当负载大范围变化，特别是带非线性负载时，开关变换器有动态响应速度慢、输出波形有畸变等缺点。滑模变结构控制是一种非线性控制理论，对电力电子开关变换器非线性特质具有天然的适用性，采用滑模变结构控制的变换器具有稳定范围宽、动态响应快、鲁棒性强、控制实现简单等优点。然而，滑模变结构控制过程类似于一个高频、不确定性开关控制信号，所以在控制过程中经常会在滑模面附近发生抖振现象。所以如何有效的减小或消除抖振是滑模变结构控制过程中经常遇到的一个问题。

故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种Boost型DC-DC变换器的自适应控制方法，从而解决现有Boost变换器控制效果不佳的问题，实现Boost变换器良好的输出性能。

为了克服现有技术存在的技术缺陷，本发明的技术方案如下：

一种Boost型DC-DC变换器的自适应控制方法，控制器根据设置的期望输出电压以及所获取实时反馈输出电压、实时反馈输出电流输出驱动信号控制Boost变换器使其输出电压稳定至预设的参考输出电压，其中，控制器中执行以下步骤：