[发明专利]一种功率因数校正控制系统

摘要

本发明公开了一种功率因数校正控制系统，包括功率因数校正电路和控制单元，所述控制单元执行以下步骤：1）采用标称值和变化量来表示功率因数校正电路的元件参数，建立功率因数校正电路的电流状态空间模型；2）运行全域滑模控制TSMC算法，该算法包括两部分，其一是根据基准模型获得期望性能，其二是约束控制器设计。本发明将元件参数用标称值和变化量来表示，来建立电流状态空间模型，以此提高控制器对参数变化的鲁棒性；全域滑模控制TSMC算法一方面根据标称模型获得期望性能，另一方面通过设计约束控制器实现电感电流的跟踪误差可以一直维持在滑模面上，且电感电流的跟踪误差将渐进趋于零。

主权项

1.一种功率因数校正控制系统，包括功率因数校正电路和控制单元，其特征在于所述控制单元执行以下步骤：1)采用标称值和变化量来表示功率因数校正电路的元件参数，升压式PFC电路中电网电压v_s＝V_ssinωt，i_s为电网电流，不控整流桥的输出v_in＝|V_ssinωt|，|g|为绝对值算子，L为输入电感，r_L为电感等效电阻，S为主开关，D为输出二极管，C为输出电容，R_l为负载电阻，i_L和v_o分别为电感电流和直流输出电压；当S导通时，电感L处于储能阶段，电容C为负载R_l提供能量，不计电容等效串联电阻，根据基尔霍夫电压定律(KVL)和基尔霍夫电流定律(KCL)，当S关断时，电感L为电容C和负载R_l提供能量，根据基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律，PFC电路的理想状态空间平均数学模型如下所示：其中，d为主开关S的占空比；式(3a)、式(3b)中的参数L、C、R_l和v_in视为理想常数，式(3a)用标称值和变化量来表示，则PFC电流的电流状态空间模型改写为其中，i_L(t)为受控状态变量，u_con(t)＝(1‑d)v_o为控制系统的控制律，分别为A_pn、B_pn、D_pn的标称值，ΔA_pn、ΔB_pn、ΔD_pn表示系统参数变化，可以定义为w(t)＝ΔA_pni_L(t)+ΔB_pnu_con(t)+ΔD_pnv_in(t)   (5)如集总不确定性的界限是给定的，其绝对值|w(t)|<ρ_i，ρ_i为给定的正常数；2)运行全域滑模控制TSMC算法，该算法包括两部分，其一是根据基准模型获得期望性能：根据功率因数校正电路中，受控状态变量电感电流i_L与参考电流i_Lr的跟踪误差e_i＝i_L‑i_Lr，跟踪误差的导数建立功率因数校正电路的电感电流的基准模型：式中A_pn、B_pn、D_pn分别表示基准模型的标称值系数；设定积分型滑动面为：式中e_i(0)为e_i(t)的初始值，k为非零正常数；设定基准模型的控制律为：将控制律式(8)代入基准模型式(6)得到期望性能：其二是约束控制器设计：考虑集总不确定性w(t)，电感电流的基准模型修改为：积分型滑动面修改为：式中f(e_i(t))需满足条件：在原控制律中添加附加控制律：新控制律为：式中，sgn(g)为符号函数，ρ为估计参数且为正常数；在新控制律下，电感电流的跟踪误差一直维持在滑模面上，即：其中f满足将新控制律式(14)代入修改后的电感电流的基准模型式(10)，得到电感电流的跟踪误差的导数：李雅普诺夫候选函数定义为V₁＝0.5s²，根据式(13)和式(15)，V₁的导数表示为：式中控制增益ρ满足：ρ>|w(t)|，即是一个负定函数。