[发明专利]一种基于滑模控制的屏栅电源控制方法

说明书

本发明基于滑模控制的屏栅电源控制方法，为适应推力器多模式、多输出的工作需求，采用新型混合双H桥拓扑能够在宽输入电压范围下实现宽范围输出电压，同时实现软开关，在大功率运行条件下提升效率、减少热耗；移相模式采用滑模控制能够灵活适应电源输入输出要求，能够具有较强的鲁棒性、满足推力器多工况、多模式下的运行，从而克服传统控制在参数整定计算后，整个过程中参数均是固定不变的，适应性比较差。且在实际系统中，系统状态和参数等会发生变化，体现出电源系统的不确定性，控制器很难达到最佳的控制效果。

技术领域

本发明涉及大功率开关电源技术领域，具体地涉及一种基于滑模控制的屏栅电源控制方法。

背景技术

电推进系统具有比冲高、寿命长等显著特点，采用电推进系统已成为提升航天器整体性能与技术水平的重要手段，美国、俄罗斯、欧洲等国外航天技术先进国家和地区在二十世纪九十年代中期，就已经实现了电推进系统在航天器中的商业应用，取得了显著的经济效益。进入二十一世纪后，电推进在航天领域的应用更是日益广泛，截至2017年，世界上采用电推进作为推进系统的航天器已达到200颗以上，其应用范围也得到了极大的拓展，已经从应用初期地球同步轨道(GEO)卫星单纯的东西或南北位保拓展到了全位保(包括东西位保、南北位保、偏心率修正、动量轮卸载及寿命末期高轨等)和轨道提升，美国波音公司开发的世界上首个由电推进系统承担卫星全部推进任务(包括轨道转移和在轨阶段全部位保)的全电推进卫星平台BSS-702SP平台已进入应用阶段。目前，国际上已经形成了离子电推进和霍尔电推进两大主流应用产品，并已将是否采用电推进系统作为衡量大容量、长寿命通信卫星平台先进性的重要标志。

目前国际上已经普遍认识到，以离子电推进和霍尔电推进为代表的电推进系统不仅是性能杰出的空间推进系统，更是具有战略意义的未来航天关键技术。美国、欧洲和日本己经成功进行了电推进深空探测飞行试验，验证了电推进技术在轨长期应用的能力。电推进正在逐步成为长寿命通信卫星的标准配置和深空探测航天器的必备技术，下一代卫星必将采用电推进系统以保持技术竞争力和性能优势。

电推进的技术效益主要体现在两个方面，一是以所谓无阻尼自由飞行卫星为代表的地球轨道范围使命，微小推力、高精度推力调节和控制能力需求只有类似FEEP电推进系统才能胜任，否则使命无法实现；二是所谓的远距离星际使命，在现有条件下，如果全使命应用化学推进就根本不可能把航天器发送到目标位置，而应用高比冲电推进就可以完成这类使命。核电推进、双模式太阳能推进等能够为未来更远距离(太阳系外)的空间使命提供技术支撑，这些使命用化学推进是不可能实现的。

电推进在未来航天器任务中起到关键性作用，是大容量通信卫星、深空探测等航天器研制的关键技术，在对推力器进行工作状态控制与检测的电源处理单元(PPU)中，屏栅电源占PPU功率的80％以上，因此屏栅电源是PPU设计的关键及核心。随着电推进技术的应用的发展，其功率等级也呈不断上升趋势，为适应未来更大功率离子推力器工作指标要求、提高屏栅电源效率及功率密度，意义重大，需求明确，

传统控制在参数整定计算后，整个过程中参数均是固定不变的，适应性比较差。且在实际系统中，系统状态和参数等会发生变化，体现出电源系统的不确定性，控制器很难达到最佳的控制效果。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是针对新型混合双H桥拓扑的屏栅电源DC/DC全桥变换器中负载变化对输出电压影响的问题，提出一种改进的滑模变结构控制方法。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提出一种基于滑模控制的屏栅电源控制方法，包括如下步骤：

步骤a:为屏栅电源建立混合双H桥拓扑结构；

步骤b:对步骤a建立的拓扑结构进行小信号建模，得到屏栅电源拓扑结构的小信号模型；

步骤c:利用滑模控制方法对移相模式下的屏栅电源进行控制。