[发明专利]基于干扰观测器与积分滑模控制的boost变换器控制方法

说明书

本发明涉及电力电子变换器领域，尤其涉及基于干扰观测器与积分滑模控制的boost变换器控制方法，包括：建立boost变换器的状态空间模型方程；基于状态空间模型方程并根据扰动观测器估计的不确定性建立积分滑模控制器；在线路输入电压和/或负载电阻不确定时，通过积分滑模控制器调节输出电压。通过使用本发明，可以实现以下效果：1、直接输出电压控制；2、无需任何附加硬件就可保证恒定的开关频率；3、无需测量输入电压；4、对线路、负载不确定性具有很强的鲁棒性，能够跟踪参考电压。

技术领域

本发明涉及电力电子变换器领域，尤其涉及基于干扰观测器与积分滑模控制的boost变换器控制方法。

背景技术

DC-DC变换器广泛应用于光伏发电、燃料电池系统、风力发电系统、电信系统、直流微电网和功率因数校正，boost变换器是DC-DC变换器中常见的一种变换器，它的优点有：拓扑结构简单、所需元件少、工作可靠性高。在boost变换器的电压调节应用中，当线路和负载存在不确定性时，需要变换器保持恒定的输出电压。控制目标就是在不确定的情况下去调节输出电压，使其具有良好的瞬态性能并且易于实现。

由于boost变换器是一种双线性、非最小不匹配系统，所以其控制一直比较困难。传统的boost变换器的滑模控制是采用间接控制的方法来调节电感电流而不是输出电压，但是间接控制方案可能会导致信号计算的意外复杂性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种基于干扰观测器与积分滑模控制的boost变换器控制方法，通过干扰观测器进行输入电压和负载电阻的不确定性估计，并且将估计值应用到积分滑模控制的控制规律中，由此来实现在线路输入电压和负载电阻不确定时可以调节输出电压的目的。

基于干扰观测器与积分滑模控制的boost变换器控制方法，包括：

建立boost变换器的状态空间模型方程；

基于状态空间模型方程并根据扰动观测器估计的不确定性建立积分滑模控制器；

在线路输入电压和/或负载电阻不确定时，通过积分滑模控制器调节输出电压。

优选的，所述boost变换器的状态空间模型方程为：

其中，i_L表示通过电感器的电流；v_C表示电容器上的电压、L表示电感；C表示电容；u表示输入电压；R表示负载电阻；v_g表示线路输入电压。

优选的，将非线性数学模型进行简化，得到：

其中，a₁′₁、a₂′₁、k为已知的常数，而a₁₂、a₂₂为不确定的变量；状态变量x₁和x₂是被定义为控制目标是使x₂变为零；表示状态变量x₁的导数；表示表示状态变量x₂的导数；d₁和d₂表示不确定度

优选的，所述基于状态空间模型方程并根据扰动观测器估计的不确定性建立积分滑模控制器包括：

建立用于补偿不匹配扰动的积分滑模面：

其中，c₁，c₂，α为用户选择的正常数；σ^*的选择可以保证在t＝0时σ^*＝0；

对积分滑模面进行微分以及使用简化后的非线性数学模型，可得滑动面的动力学公式如下：