[发明专利]一种功率因数校正控制系统

说明书

本发明公开了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，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，建立功率因数校正电路的电流状态空间模型；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，其二是约束控制器设计。本发明将元件参数用标称值和变化量来表示，来建立电流状态空间模型，以此提高控制器对参数变化的鲁棒性；全域滑模控制TSMC算法一方面根据标称模型获得期望性能，另一方面通过设计约束控制器实现电感电流的跟踪误差可以一直维持在滑模面上，且电感电流的跟踪误差将渐进趋于零。

技术领域

本发明涉及功率因数校正技术领域，具体涉及一种功率因数校正控制系统。

背景技术

目前常见的电动汽车充电装置采用不控整流桥进行整流，整流桥将电网交流电转化为可供电动汽车电池使用的直流电的过程中，网侧电流中含有大量多次谐波，致使电网电压产生畸变，对主电路中元器件以及负载会产生不良影响。功率因数校正(PFC)可以使网侧输入电流波形跟踪电网电压波形，将其校正为与输入电压同相位的正弦波，提高功率因数，大大减少电压、电流谐波，同时获得平滑且稳定的输出直流电压，并提高电路传输效率。所以为了改善电动汽车充电装置的充电性能、提高电网质量，PFC在AC/DC变换电路中起到至关重要的作用。

随着电子技术的发展，陆续开发出专用于PFC的IC，对设计高功率因数、低谐波失真的各类电子电路提供了技术支持。IC内部各引脚可实现多种功能，包括软启动、输入电源欠压保护、输出过载保护等。然而，基于IC的设计需考虑芯片本身的极限工作条件，且控制电路中元器件较多，适应性差，易受到噪声干扰，调试复杂。与模拟控制技术相比，数字控制技术可以消除模拟控制芯片需要分离器件的缺陷，降低对环境温度的敏感性，数字控制方法可增加计算环节，便于系统调试，可编程并能实现大量控制设计，减少了实际电路中元器件数量，噪声干扰小，控制可靠等优点。数字控制转换器还可以提高控制系统的动态响应性能，但数字控制方法的重点在于减少交流侧的谐波电流和电压相位的快速跟踪，而并未考虑参数变化或负载扰动的影响。

PFC电路是一个典型的非线性系统，由于电路中存在非线性元件和状态空间模型中存在开关变量，使用传统的线性控制策略很难实现良好的控制性能。滑模控制(SMC)是非线性系统的有效控制方法，控制量可根据系统当前状态连续变化，使系统状态在达到预定滑动面后沿预设滑动面移动到平衡点。滑模控制(SMC) 特别适用于开关模式系统控制，已成功应用于DC-DC变换器的控制中。但传统滑模控制(SMC)在系统存在干扰时，滑动过程可能无法完成，从而可能导致系统无法控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种功率因数校正控制系统，可以解决传统滑模控制(SMC)在系统存在干扰时，滑动过程可能无法完成，从而可能导致系统无法控制的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

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，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，建立功率因数校正电路的电流状态空间模型；

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：