變結(jié)構(gòu)控制在Buck變換器中的應(yīng)用研究.pdf

1、本文致力于研究滑模變結(jié)構(gòu)控制理論應(yīng)用于Buck變換器的理論與技術(shù)，尋求實(shí)用化滑模控制器的設(shè)計(jì)方法。其中，對幾種實(shí)用性強(qiáng)的滑?？刂品桨傅脑O(shè)計(jì)是本文的重點(diǎn)，并對Buck變換器設(shè)計(jì)了基于變結(jié)構(gòu)理論的狀態(tài)觀測器與負(fù)載辨識(shí)，力求實(shí)現(xiàn)滑?？刂崎_關(guān)變換器的實(shí)用化，提高變換器在內(nèi)部參數(shù)變化和外部擾動(dòng)時(shí)的魯棒性，并改善動(dòng)態(tài)特性。
　　首先對滑?？刂评碚摷捌湓陂_關(guān)變換器控制方面的應(yīng)用情況進(jìn)行了討論，通過對國內(nèi)外相關(guān)研究的分析，指出了目前滑模變結(jié)構(gòu)控制

2、開關(guān)變換器中存在的若干問題及解決方法。在常用的二階Buck模型上設(shè)計(jì)了基于指數(shù)趨近律的滑?？刂破?，并對其做了較深入的頻率分析和一般分析，并且與傳統(tǒng)的比例積分調(diào)節(jié)的PWM控制開關(guān)變換器進(jìn)行了對比分析，進(jìn)一步證實(shí)了滑模控制所表現(xiàn)出來的優(yōu)勢。
　　由于滑模變結(jié)構(gòu)算法自身存在抖動(dòng)現(xiàn)象，沒有辦法完全避免只能盡量抑制。為了抑制抖動(dòng)，通過使軌跡的運(yùn)動(dòng)速度與軌跡和滑模面的距離相關(guān)聯(lián)，在指數(shù)趨近律的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于自適應(yīng)趨近律的滑模控制器；使系統(tǒng)

3、在到達(dá)滑模面的過程中用一種趨近律，當(dāng)在滑模面上滑動(dòng)時(shí)用另一種趨近律，從而設(shè)計(jì)了基于自適應(yīng)變速趨近律的滑?？刂破?。并將兩控制器分別應(yīng)用在以負(fù)載電壓偏差、偏差動(dòng)態(tài)變化率及電感電流為狀態(tài)變量的三階Buck變換器上，仿真結(jié)果表明兩種控制器都能有效地抑制抖動(dòng)。
　　由于控制器基本都需要狀態(tài)變量與負(fù)載的反饋，所以設(shè)計(jì)有效的狀態(tài)觀測器是實(shí)現(xiàn)控制的關(guān)鍵。本文先用積分重構(gòu)的方法用電感電流重構(gòu)出了輸出電壓，然后利用滑?？刂频牡戎翟恚治隽艘环N基于滑

4、模狀態(tài)觀測器的設(shè)計(jì)方法并完成了 Buck變換器狀態(tài)觀測器設(shè)計(jì)，并用基于滑模變結(jié)構(gòu)理論對 Buck變換器的負(fù)載進(jìn)行了在線辨識(shí)，從對比仿真實(shí)驗(yàn)中可以看出，設(shè)計(jì)的方法較好地跟蹤出了系統(tǒng)的負(fù)載。
　　最后，將狀態(tài)觀測器觀測到的狀態(tài)變量與在線辨識(shí)得到的負(fù)載反饋到控制器中，從而得到了帶狀態(tài)觀測器、負(fù)載辨識(shí)的滑?？刂破?，并將其應(yīng)用在Buck變換器上。通過多種輸入電壓與負(fù)載突變的仿真實(shí)驗(yàn)，可以看到控制器在系統(tǒng)的抑制抖動(dòng)、響應(yīng)速度、到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)間