[发明专利]时滞值δ与开关频率在DC-DC buck变换器进行二阶滑模同步优化方法

权利要求书

1.一种时滞值δ与开关频率在DC-DC buck变换器进行二阶滑模同步优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，对DC-DC buck变换器建立有限状态机二阶滑模控制器，建立和分析滑模动态方程；

步骤2，分析稳态时极限环与波形的优化方法，并将该优化方法代入步骤3进行工作；

步骤3，分别计算出稳态时一个周期内，不同开关状态对应的时间，导出得到时滞值δ与周期T之间的关系，并得到时滞值δ与开关频率的优化方法，从而调节DC-DC buck变换器，使其能够更好的进行变换操作；

所述步骤3包括：

步骤3-1，结合之前的分析，稳态时一个开关周期内，OFF状态和ON状态的输出电压波形分别对应不同正弦波的一半；

步骤3-2，解出空载时滑模变量s的二阶微分方程，得到的特解为时间和s的关系；不同开关状态ON/OFF下，选取不同的纵坐标轴，将s_m和s_M对应的点带入微分方程的特解，再分别作欧拉变换，即可以得到一个开关周期中，只含有ON状态下持续的时间t_on，这一个未知量的表达式，和只含有OFF状态下持续的时间t_off，这一个未知量的表达式；从而算出δ和开关周期T之间的关系，进而得到δ和开关频率之间的准确对应关系后，通过实时控制DC-DC变换器，使其能够更好的进行变换操作，s_m保存滑模变量s在有效状态和中的最小值，而s_M保存滑模变量s在状态和的最大值。

2.根据权利要求1所述的时滞值δ与开关频率在DC-DC buck变换器进行二阶滑模同步优化方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤1-1，分析buck电路的动态方程，定义滑模变量s，选取作为二阶滑模面，包含了4个有效状态和1个初始状态，有效状态和对应了滑模量s≥0，而有效状态和对应了滑模量s＜0，有效状态和对应了滑模量一阶导数减小的系统运动轨迹，而有效状态和对应了滑模量一阶导数增加的系统运动轨迹，在所述每个有效状态中u＝1或u＝0为所述控制器的输出量。

3.根据权利要求2所述的时滞值δ与开关频率在DC-DC buck变换器进行二阶滑模同步优化方法，其特征在于，所述步骤1还包括：

步骤1-2，所述控制器采用两个变量s_m和s_M，所述控制器的切换条件由变量s_m和s_M决定，所述变量s_m和s_M会随着所述控制器中状态的切换而交替的改变。

4.根据权利要求3所述的时滞值δ与开关频率在DC-DC buck变换器进行二阶滑模同步优化方法，其特征在于，所述步骤1还包括：

步骤1-3，当状态轨迹从有效状态出发后，变量s_m将保存s的最小值，当触发条件βs_m满足后，其中0＜β＜1，有效状态将被激活；由于0＜β＜1，所以坐标点βs_m比s_m更接近原点，在有效状态中，系统运动轨迹逐渐靠近横轴，变量s_M将被连续更新，直到轨迹到达横轴，穿越横轴后，轨迹将远离横轴，直到满足条件s-s_m＞δ，其中δ为确定的时滞值，用于限制控制器输出量的切换频率，接下来，状态将再次被激活，在状态中，当系统轨迹穿越横轴时，变量s_m将被滑模变量s的最小值替换，然后，按照同样的收敛过程，如果δ足够小，控制器将轨迹到达相平面的原点附近，当控制器轨迹从相平面的右边出发时，将有类似的收敛轨迹。