[发明专利]Buck变换器滑模控制系统未建模动态诱发谐波分析方法

摘要

本发明属于Buck变换器滑模控制系统技术领域，具体涉及一种Buck变换器滑模控制系统未建模动态诱发谐波分析方法。具体包括：(1)传感器未建模动态的Buck变换器滑模控制系统建模；(2)Buck变换器滑模控制；(3)基于描述函数法的Buck变换器输出电压谐波的幅频特性分析；本发明针对Buck变换器滑模控制系统，提出一种新型的基于描述函数法的输出电压谐波幅频特性量化分析方法，提出了新的滑模控制器的切换非线性与传感器的未建模动态共同存在下谐波诱发机理。

主权项

1.Buck变换器滑模控制系统未建模动态诱发谐波分析方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)传感器未建模动态的Buck变换器滑模控制系统建模；在Buck变换器的电路构成中E为直流输入电压源，D为续流二级管，R为负载电阻，L和C分别为电感和电容，vc为输出电压瞬时值，iL和ic分别为流过电感和电容的电流；Sw为功率开关管，其通断状态由滑模切换控制u输出的“0”和“1”脉冲决定，对应的电路特性分别描述为：Buck变换器表示为：变量x₁和x₂为：Vref为输出电压给定值对应的状态空间形式为其中，x＝[x1,x2]T，矩阵A、B和f分别为取时间常数ψ为摄动参数，传感器模型为：其中，K∈R^2×2，L∈R^2×2；x*＝Hz；其中，z＝[z₁,z₂]^T，H∈R^2×2为传感器的线性度；(2)Buck变换器滑模控制滑模控制器包括滑模面和切换控制律，滑模面σ为x1和x2的线性组合，σ＝λx1+x2＝βx；其中，β＝[λ,1]，设计参数λ>0；Buck变换器电路的通断状态由切换控制律u决定；滑模面σ∈R1，其维数与Buck变换器控制律u一致；通过滞环调制方式来实现开关管的有限频率通断；满足滑模到达条件当u＝1，σ<0时，则需要满足即当u＝0，σ>0时，则需要满足即λ值决定滑动模态不同存在区域；(3)基于描述函数法的Buck变换器输出电压谐波的幅频特性分析对滑模切换非线性sgn(.)线性化，以实现对Buck变换器输出电压谐波的量化分析；当传感器稳定输出时，在未建模动态快时间尺度Δt内，线性霍尔传感器“冻结”为理想传感器，z＝x*，即有‑HK‑1L＝I；实际系统滑模面σ*为σ*＝βx*；定义变量N∈R2×1为N＝Ax+f；Buck变换器系统变换为设z(0)＝[z1(0),z2(0)]T，x(0)＝[x1(0),x2(0)]T为系统初值；进行Laplace变换将其转换成一个调和函数加上一个常数的表示形式σ*＝α+βsinωt；α，β和ω均为常数，且有α<β；代入切换控制律u，则其傅里叶级数展开前两项为Buck变换器的行为描述为求出滑模变量σ相对于控制量u一次谐波的相位为得到ω^*＝ψω，关于ω^*总有解，则其解表示为建立了Buck变换器输出电压x谐波幅值和频率与未建模动态时间常数ψ的影响关系并进行调节分析。