[发明专利]基于PWM二重积分滑动面的电力电子变换器及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于PWM二重积分滑动面的电力电子变换器及控制方法，涉及电力电力变换器技术领域。所述变换器包括脉冲宽度调制器PWM、升压变换器Boost、二重积分滑模控制器DISMC。所述变换器通过利用附加电压状态变量积分项，来校正PWM积分滑模控制器中的间接积分计算误差。能消除电压状态变量的稳定误差，增强了变换器对负载和输入电压的鲁棒性，很好的解决了由于频率减小引起较大稳态误差的问题，保证了系统的动态性能和抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及电力电子变换器技术领域，尤其涉及一种基于PWM二重积分滑动面的电力电子变换器及其控制方法。

背景技术

由于功率开关器件和二极管等非线性元件的特点，升压斩波器Boost本质上属于典型的非线性系统。而当升压斩波器Boost运行在某一稳定工作点附近，电路状态变量的小信号扰动量之间的关系呈现线性系统的特性，但当出现大的瞬态变化时，变换器的行为无法充分的反映出来。而滑模控制是一种非线性控制方法，易于实现，非常适合升压斩波器Boost功率调节应用，因此用滑模控制器替换常规的PWM控制器，能够使升压斩波器Boost在更大的工作范围内获得更好的调节性能和动态性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种在参数和负载出现较大变化时有更好的动态性能和鲁棒性的基于PWM二重积分滑动面的电力电子变换器。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于PWM二重积分滑动面的电力电子变换器，其特征在于：包括升压斩波器Boost、脉冲宽度调制器PWM和二重积分滑模变换器DISMC，所述二重积分滑模变换器DISMC包括电流采样器、电压采样器、减法器、加法器、PI调节器、乘法器和锯齿波发生器，所述升压斩波器Boost的输入电压与电压采样器的信号输入端连接，所述电压采样器的信号输出端分为两路，第一路与减法器的反向输入端连接，第二路与加法器的第一输入端连接，所述减法器的正向输入端输入参考电压V_ref，所述减法器的输出端与所述PI调节器的输入端连接，所述PI调节器的输出端与所述加法器的第二输入端连接；电流采样器用于采集所述升压斩波器Boost中滤波电容C1的电流i_c，其比例系数为λ₁，电流采样器的信号输出端与所述加法器的第三输入端连接；脉冲宽度调制器PWM的同相输入端与加法器的输出端连接，脉冲宽度调制器PWM的反相输入端与锯齿波发生器的输出端连接，所述升压斩波器Boost的输出电压信号v₀输入到所述锯齿波发生器的输入端，所述脉冲宽度调制器PWM输出的信号u输入到乘法器的一个输入端，脉冲发生器输出的信号u_clk输入到乘法器的另一个输入端，所述乘法器的输出端与所述脉冲宽度调制器PWM中电压驱动式功率器件V的栅极连接，通过脉冲发生器输出的信号u_clk改变乘法器输出的脉冲的占空比d来获得升压斩波器Boost所需的输出电压。

进一步的技术方案在于：所述升压斩波器Boost包括电压源、两个滤波电容C₁,C₂、电感L、电压驱动式功率器件V、二极管VD和负载r_L，所述电压源的正极分为三路，第一路与滤波电容C₁的一端连接，第二路与电感L的一端连接，第三路与电压采集器的信号输入端连接；所述电容C₁的另一端分为两路，第一路与电流采集器的信号输入端连接，第二路接地；所述电感L的另一端分为两路，第一路与电压驱动式功率器件V的漏极连接，第二路与二极管VD的正极连接，所述电压驱动式功率器件V的源极接地，所述二极管VD的负极分为三路，第一路经滤波电容C2接地，第二路经负载r_L接地，第三路与锯齿波发生器的输入端连接。

本发明还公开了一种基于PWM二重积分滑动面的电力电子变换器的控制方法，其特征在于包括如下步骤：