Buck型DC-DC變換器的滑?？刂蒲芯?pdf

1、DC-DC開關(guān)變換器是一種時變非線性開關(guān)電路，其建模、控制器設(shè)計和性能分析一直是功率電子學(xué)領(lǐng)域的熱點問題。在眾多非線性控制策略中，滑模控制的DC-DC開關(guān)變換器具有快速的瞬態(tài)特性和良好的魯棒性，其控制器算法的研究具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。本文以DC-DC開關(guān)變換器中Buck電路為研究對象，設(shè)計有效的滑?？刂撇呗?。
　　本文的主要研究工作包括:首先，根據(jù)Buck電路建立其數(shù)學(xué)模型;其次，研究Buck開關(guān)變換器采用傳統(tǒng)滑模方法

2、的控制器設(shè)計和參數(shù)選擇，并分析其控制作用下的系統(tǒng)性能;再次，針對傳統(tǒng)滑?？刂拼嬖诘膯栴}，研究面向性能的改進(jìn)型滑?？刂扑惴?，主要包括終端滑?？刂扑惴ê妥赃m應(yīng)滑模控制算法;最后基于構(gòu)建的FPGA實驗平臺對Buck開關(guān)變換器的傳統(tǒng)滑?？刂扑惴ㄟM(jìn)行驗證。本文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)介紹DC-DC變換器中Buck電路的工作原理，對Buck電路在開關(guān)導(dǎo)通和斷開兩種不同狀態(tài)進(jìn)行分析，利用基爾霍夫電壓、電流定律對系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行數(shù)學(xué)描述。采用多

3、種方式對Buck電路進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。
　　(2)在介紹滑?？刂扑惴ǖ幕A(chǔ)上，將滑模變結(jié)構(gòu)控制引入到DC-DC開關(guān)變換器控制器設(shè)計中。針對Buck電路數(shù)學(xué)模型，利用變結(jié)構(gòu)控制理論，設(shè)計合理的滑模面以及滑?？刂破鲄?shù)，并分析滑模面的收斂性。
　　(3)針對傳統(tǒng)滑模控制收斂時間長，負(fù)載電阻與標(biāo)稱值存在偏差的問題，設(shè)計了終端滑?？刂坪妥赃m應(yīng)滑?？刂?。傳統(tǒng)滑?？刂瓶梢酝ㄟ^選取合適的參數(shù)值使其動態(tài)響應(yīng)加快，但無論如何選取，其狀態(tài)跟蹤誤差都

4、將無限時間收斂。終端滑模控制通過改進(jìn)滑模面的設(shè)計形式，使得狀態(tài)跟蹤誤差收斂時間有限;此外由于Buck開關(guān)變換器的負(fù)載電阻實際值與標(biāo)稱值存在偏差，造成實際滑模而的選取并非最優(yōu)，自適應(yīng)滑?？刂仆ㄟ^計算電阻電流和輸出電壓，實時地獲取最優(yōu)滑模面。
　　(4)搭建實驗平臺，驗證了所提滑?？刂扑惴ǖ膬?yōu)越性。采用NI9683板卡、NI sbRIO-9606板卡和Buck電路評估板搭建實驗平臺，通過LabView語言實現(xiàn)控制算法，以驗證滑模控制算