基于dSPACE的DC-DC降压变换器滑模控制方法研究

发布时间：2024-06-07 21:18

　　DC-DC变换器因其低廉的成本和简单的拓扑结构,广泛应用在新能源发电、智能手机和医疗器械等实际场景中。开关管的存在导致DC-DC变换器具有很强的非线性,这增大了对其控制的复杂性。滑模控制作为典型的非线性控制方法,在控制过程中能够快速调节,受外界干扰的影响小,常被应用到电机调速和变换器控制系统中。本文以DC-DC降压变换器为研究对象,采用状态空间平均法对其进行数学建模。围绕控制系统精度和抵抗负载扰动问题,首先,提出了基于负载估计器的单环滑模控制方法。该方法把降压变换电路中的负载电阻当作未知量,利用负载估计器对其进行参数估计,并将负载估计值用来构建滑模控制器。其次,针对于单环滑模控制因抖振而引起的稳态误差和控制精度低的问题,采用了双回路控制结构,将降压变换器分为电压回路和电流回路,针对每个回路分别设计控制器。基于此,设计了基于负载估计器的级联双环二阶滑模控制方法。电压外环,设计基于超螺旋算法的控制器,保证输出电压的跟踪,其中负载参数采用估计器输出的估计值;电流内环,由外环输出作为其期望电流值,设计同类型的超螺旋控制器对电感电流进行跟踪控制。最后,对于设计的两种控制方法,先是利用仿真验证其可...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1降压变换器电路图

DC-DC降压变换器就是将输入的直流电压通过开关电路，以低于输入值的直流电压输出。其电路结构包括开关管VT，二极管D，电感L和电容C等器件，如图2-1所示。其中，inv是输入直流电压，ov是输出直流电压，LR是负载。图2-1降压变换器电路图当开关VT导....

图2-2等效电路图

输出给负载两端，同时并联的电容可以得到电能储存。VT关闭时，变换器的等效电路如图2-2b。由于电感电流和消失，存储在器件中的电能得到释放。二极管导通使得放电流以及电容电压继续提供给负载两端，进行放电过程。

图2-3电流波形

12续的时间为1uT。此时，二极管D导通，开关管VT关闭，电路持续放电。第二阶段，时间间隔为2uT，表示二极管D不导通和开关管VT关闭的时间段，也可等效为()11uuT。从图中可以看出，在经过开关管关断的第一阶段后，电路中的电感电流变为零....

图3-1滑模控制过程图形示意图

滑模控制都会驱使该轨迹朝着滑动流形运动，如图3-1a所示，将到达阶段。当轨迹接触到滑动流形时，控制系统进入到第二阶段，称。控制函数的无限切换对系统进行控制，从而使受控轨迹保持在滑动向期望的平衡点O，最终在平衡点O处停留，如图3-1b所示。

本文编号：3991030