[发明专利]太阳能LED照明系统的恒流滑模变结构控制方法

摘要

太阳能LED照明系统的恒流滑模变结构控制方法属于太阳能LED照明控制系统方法技术领域，其特征在于包含：设计一个带有恒流滑模变结构控制模块的Boost主电路，设计一个带有以下功能模块的控制器：按LED不同环境温度进行分段恒流控制的SCC模块，滑模面计算模块，用于消弱由切换开关的时空滞后性、系统惯性和离散化带来的抖振现象的控制模块，以及通过对控制信号产生PWM模块，包括应用Boost主电路电感电流、LED电流、蓄电池端电压以及LED环境温度，进行LED在不同环境温度下选择不同的电流参考值进行LED的分段恒流实时控制的步骤。本发明具有响应速度快、控制精度高以及控制简单的优点。

主权项

1.太阳能LED照明系统的恒流滑模变结构控制方法其特征在于，所述方法依次含有以下步骤：步骤(1)，设计一个用于LED照明的Boost主电路，所述Boost主电路含有：蓄电池E、电感L、电容C、二极管D、MOSFET开关S、第一电流传感器、第二电流传感器、电压传感器、LED，以及用于测量所述LED环境温度的温度传感器。其中：所述蓄电池E的正极依次串接所述电感L、第一电流传感器、二极管D、第二电流传感器和LED后返回该蓄电池负极，直接地构成一个所述Boost主电路的主回路，所述电容C直接于所述第二电流传感器和LED的负极之间，所述MOSFET开关S直接于所述二极管正极和电容C之间；所述电压传感器输出所述蓄电池的端电压E_in信号；所述第一电流传感器输出电感电流i_L信号；所述第二电流传感器输出流过所述LED的电流i_LED信；所述温度传感器输出所述LED的环境温度T；步骤(2)，在DSP控制器中设立以下模块：按LED的不同环境温度段进行分段恒流控制用的SCC模块、滑模面计算模块、饱和函数模块、控制模块以及脉宽调制模块，其中：所述SCC模块，设有LED环境温度与LED电流参考值I_ref的映射表，输入是环境温度，输出是LED电流参考值I_ref；所述滑模面计算模块，输入以下参数：所述LED的电流i_LED、所述Boost主电路中与蓄电池串接电感L上的电流i_L、所述蓄电池的端电压E_in，以及所述LED电流参考值I_ref，输出是所述滑模面的方程s(X)：s(X)=b1iL+b0Ein+∫0t(y-Iref)dt=0]]>其中：b₀＝0.0003，b₁＝0.0023y＝i_LED(v₀，T)，v₀为LED的端电压，s(X)为滑模面切换函数，所述饱和函数模块，设有一饱和函数，输入是所述滑模面函数s(X)，输出为s，当s(X)>0时，0<s<1当s(X)<0时，-1<s<0所述控制模块，输入是所述参数s，输出是控制函数u，其采用的形式如下：u=12(1-saturation)]]>而所述饱和函数saturation=sing(s),|s|>ϵ1ϵs,|s|<ϵϵ=0.002;]]>步骤(3)，依次按以下步骤对通过所述LED的电流进行滑模变结构控制：步骤(3.1)，所述电压传感器、温度传感器各自分别向所述SCC模块输入所述蓄电池的端电压E_in和LED环境温度T，输出所述LED参数电流I_ref；步骤(3.2)，所述SCC模块、电压传感器、第一电流传感器、第二电流传感器各自分别向所述滑模面计算模块输出所述LED参数电流I_ref、蓄电池端电压E_in、电感电流i_L和LED电流i_LED，计算出滑模面函数s(X)；步骤(3.3)，所述滑模面计算模块想所述饱和函数模块输出滑模面形状参数s(X)，X为所述T、v₀组成的二维参数，所述饱和函数模块向所述控制模块输出参数s；步骤(3.4)，所述控制模块在收到所述参数s后输出控制信号u；步骤(3.5)，把控制信号u输入到PWM模块，与预设的锯齿波比较，产生步骤(3.4)所述的对于MOSFET开关s的开关信号；当所述LED的环境温度升高，系统通过SCC模块降低电流参考值，控制LED的输入电流；当LED的环境温度降低，系统通过SCC模块适当升高电流参考值，使LED输入电流相应提高。