[发明专利]一种功率因数校正控制系统

权利要求书

1.一种功率因数校正控制系统，包括功率因数校正电路和控制单元，其特征在于所述控制单元执行以下步骤：

1)采用标称值和变化量来表示功率因数校正电路的元件参数，升压式PFC电路中电网电压v_s＝V_ssinωt，i_s为电网电流，不控整流桥的输出v_in＝|V_ssinωt|，|g|为绝对值算子，L为输入电感，r_L为电感等效电阻，S为主开关，D为输出二极管，C为输出电容，R_l为负载电阻，i_L和v_o分别为电感电流和直流输出电压；

当S导通时，电感L处于储能阶段，电容C为负载R_l提供能量，不计电容等效串联电阻，根据基尔霍夫电压定律(KVL)和基尔霍夫电流定律(KCL)，

当S关断时，电感L为电容C和负载R_l提供能量，根据基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律，

PFC电路的理想状态空间平均数学模型如下所示：

其中，d为主开关S的占空比；

式(3a)、式(3b)中的参数L、C、R_l和v_in视为理想常数，式(3a)用标称值和变化量来表示，则PFC电流的电流状态空间模型改写为

其中，i_L(t)为受控状态变量，u_con(t)＝(1-d)v_o为控制系统的控制律，分别为A_pn、B_pn、D_pn的标称值，ΔA_pn、ΔB_pn、ΔD_pn表示系统参数变化，可以定义为

w(t)＝ΔA_pni_L(t)+ΔB_pnu_con(t)+ΔD_pnv_in(t) (5)

如集总不确定性的界限是给定的，其绝对值|w(t)|<ρ_i，ρ_i为给定的正常数；

2)运行全域滑模控制TSMC算法，该算法包括两部分，其一是根据基准模型获得期望性能：

根据功率因数校正电路中，受控状态变量电感电流i_L与参考电流i_Lr的跟踪误差e_i＝i_L-i_Lr，跟踪误差的导数建立功率因数校正电路的电感电流的基准模型：

式中A_pn、B_pn、D_pn分别表示基准模型的标称值系数；

设定积分型滑动面为：

式中e_i(0)为e_i(t)的初始值，k为非零正常数；

设定基准模型的控制律为：

将控制律式(8)代入基准模型式(6)得到期望性能：

其二是约束控制器设计：

考虑集总不确定性w(t)，电感电流的基准模型修改为：

积分型滑动面修改为：

式中f(e_i(t))需满足条件：

在原控制律中添加附加控制律：

新控制律为：

式中，sgn(g)为符号函数，ρ为估计参数且为正常数；

在新控制律下，电感电流的跟踪误差一直维持在滑模面上，即：

其中f满足

将新控制律式(14)代入修改后的电感电流的基准模型式(10)，得到电感电流的跟踪误差的导数：

李雅普诺夫候选函数定义为V₁＝0.5s²，根据式(13)和式(15)，V₁的导数表示为：

式中控制增益ρ满足：ρ>|w(t)|，即是一个负定函数。

2.如权利要求1所述的一种功率因数校正控制系统，其特征在于：还包括步骤3)以自适应算法对TSMC算法改进实现自适应全域滑模控制ATSMC算法，即以自适应算法来估计集总不确定性的边界：

其中为控制增益ρ的估计值，估计误差定义为

引入第二个李雅普诺夫函数V₂的导数表示为：

满足ρ>|w|，即ρ>ρ_i，是一个负定函数。