DC-DC变换器双滑模面变结构控制
摘要 提出一种变结构控制方法,用两个滑模面分别实现DC-DC变换器内外环控制,内环滑模面用于电流控制环,外环滑模面用于电压控制环.以BUCK变换器为例,通过仿真和比较表明,这种控制可获得比单滑模面控制更多的反馈信息,得到更好的动态品质,对参数的摄动和外界干扰具有很强的鲁棒性,抖振很小,且稳态误差也很小.
DC-DC变换器滑模变结构控制〔1,2〕的基本思想,是利用DC-DC变换器在导通和关断期间状态各不相同,通过合理寻求一控制集使系统在较短的时间内到达滑模面(切换面),在满足渐进稳定的同时,具有良好的动态品质.其关键问题就是滑模面和控制集的选择.由于DC-DC变换器控制律的取值仅限于{0,1},属于控制受限的情况,因而绝大多数DC-DC变换器滑模变结构控制的设计均集中在滑模面的设计上.此时,合理选择滑模面显得尤为重要.目前,对于DC-DC变换器这种强非线性系统的变结构控制,滑模面形式一般采用线性滑模面,包括时不变和时变线性滑模面〔3,4〕.但仅采用一个滑模面方程的控制,其效果并不理想,高频抖动及滑动模态误差仍然较大.本文采用一种新型滑模控制方法用于DC-DC变换器,以BUCK变换器为例,用两个滑模面分别实现内外环控制.
采用双滑模面控制其输出能迅速到达稳定平衡点(相轨迹图)且输出无明显抖动.(2)鲁棒性分析.图7
所示的是输入电源E在4.7 ms和5.8 ms有一800 V强脉冲时的输出,图8是其相轨迹图.图9所示的是负载电阻变为15Ω时的情况.从图中可看出,双滑模面控制对参数的摄动和外界的扰动具有很强的鲁棒性
5 结束语
用两个滑模面分别实现DC-DC变换器内外环控制,内环跟踪对象由外环给出,而外环直接跟踪给定电压.从仿真结果可看出,这种控制相比单滑模面控制抖振小,且稳态误差也很小.在输入电压有强脉冲(高达800 V)以及负载电阻增加了50%的情况下,其输出电压也无明显变化.可见这种控制能获得比单滑模面控制更多的反馈信息,得到更好的动态品质,具有很强的鲁棒性.
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