[发明专利]一种模糊趋近律滑膜变的双闭环PFC整流器的控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种模糊趋近律滑膜变的双闭环PFC整流器的控制系统及方法，控制系统由模糊趋近律滑模变功率内环和带实时电流补偿的电压PI外环组成，模糊趋近律功率内环无需锁相环跟踪三相电网电压相位，算法简单，且在应对三相电网不平衡的情况下仍保持较好的电压输出，直流输出电压纹波小、网侧谐波抑制好且动态响应好。采用模糊趋近律滑模变功率内环控制，在应对负载突变较大时，不会发生系统抖振现象。外环采用带实时电流补偿的电压PI控制，动态性能响应好。本发明可用于电动汽车直流充电机的整流控制系统，动态性能好，鲁棒性强，适用于各种复杂且波动的电网环境，模糊趋近律消除滑模变抖振特性适用于各种涉及滑模变控制的PFC整流控制电路。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种模糊趋近律滑膜变的双闭环PFC整流器的控制系统及方法。

背景技术

有源PFC整流器是现最为常用的PFC整流拓扑，网侧电流谐波分量低，功率因数高，且每个功率器件所承受的电压应力是直流侧输出电压的一半。因此，广泛的被运用于通讯电源、新能源汽车充电等领域。

然而，整流器控制系统是非线性控制系统，采用传统双闭环PI控制难以达到满意的控制效果。尤其在三相电网发生波动时，无法有效的抑制网侧电流谐波分量与直流侧输出电压纹波。滑模控制是一种不连续的非线性控制，具有高频开关特性且对模型的精度要求不高。滑模变功率内环无需锁相环锁相，无需电流在dq坐标系下解耦也能降低系统网侧谐波分量，提高功率因数。但传统滑模变控制采用指数趋近律控制，在系统特性发生较大变化时，容易产生抖振现象，使电压在负载过渡过程中产生很大的超调量及尖峰电压，破环系统的动态性能，无法提供稳定且快速的PFC控制以应对不同负载等级。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种模糊趋近律滑膜变的双闭环PFC整流器的控制系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种模糊趋近律滑膜变的双闭环PFC整流器的控制系统，该系统包括：电力变换模块、电动汽车动力电池组、A/D采集模块、主控制芯片SVPWM生成模块、主控制芯片电压外环模块以及主控制芯片模糊趋近律滑膜变内环模块，其中：

三相电网与电力变换模块的输入端相连，电力变换模块的两个正负输出端分别与电动汽车动力电池组的两个输入端相连；电动汽车动力电池组通过CAN通讯总线与主控制芯片电压外环模块的输入端相连；主控制芯片电压外环模块的两个输出端分别与主控制芯片模糊趋近律滑膜变内环模块的两个输入端相连，主控制芯片电压外环模块将输出的内环给定值输入到主控制芯片模糊趋近律滑膜变内环模块；A/D采集模块通过两个采集输入端与三相电网相连，采集三相电网的电压与电流，A/D采集模块的两个输出端与主控制芯片模糊趋近律滑膜变内环模块的另外两个输入端相连，A/D采集模块将采集到的电压与电流输入到主控制芯片模糊趋近律滑膜变内环模块；主控制芯片模糊趋近律滑膜变内环模块的两个输出端与主控制芯片SVPWM生成模块的两个输入端相连，主控制芯片模糊趋近律滑膜变内环模块输出两路控制信号V_α与V_β到主控制芯片SVPWM生成模块；主控制芯片SVPWM生成模块的输出端与电力变换模块相连，主控制芯片SVPWM生成模块生成PWM控制信号，并输出到电力变换模块。

进一步地，本发明的主控制芯片电压外环模块采用带实时电流补偿的电压PI控制。

进一步地，本发明的主控制芯片电压外环模块输出的内环给定值包括：模糊趋近律滑膜变内环的有功功率给定值P_ref^*，无功功率给定值Q_ref^*。

进一步地，本发明的主控制芯片电压外环模块包括减法器、第一加法器、第二加法器、微分器、第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、电压外环给定电压模块、无功功率给定模块、趋近律函数K_i参数输出端以及趋近律函数K_p参数输出端；其中：