CN114937986B 基于微分平坦的直流微电网交错并联变换器的控制器设计方法 （陕西理工大学）

WO2019198653A1,2019.10.17基于微分平坦的直流微电网交错并联变换本发明公开了基于微分平坦的直流微电网功率负载的升压系统的稳定性降低以及受到扰动时的暂态性能变差等问题，选取交错并联Boost变换器作为连接输入源与负载的功率变换计控制器的控制策略不仅保证了恒功率系统的2采用全局快速终端滑模以电容能量函数设计电压外环，不仅保证系j,=2iva-i,v。(4)3采用微分平坦理论以电感电流误差设计电流内环，保证电感电流快速电流内环采用微分平坦控制，从而保证电感电流平坦输出并迅速跟随电流的参考值，iiz的参考值；xcKK为反馈增益矩阵；42.根据权利要求1所述的基于微分平坦的直流微电网交错并联变换器的控制器设计方路b包括依次连接的功率开关管和二极管D:，功率开关管s:和二极管D:分别连接在步骤1中基于状态空间平均法获得交错并联Boos3.根据权利要求1所述的基于微分平坦的直流微电网交错并联变换器的控制器设计方4.根据权利要求1所述的基于微分平坦的直流微电网交错并联变换器的控制器设计方5究能够提升带恒功率负载的升压系统稳定性和暂态性能的M，SutiknoT.DCbusstabilizationusingpassivedampingnetworkindistributedpowersystemwithconstantpowerload[J].2019采用无源阻尼控制方法，业应用。为提高系统稳定性的同时不影响效率，微分平坦控制(DifferentialFlatnessbasedControl，DFBC)、滑模控制、自适应控制等非线性控制得到广泛应用。文献ThounthongP，MungpornP，GuilbertD，etal.Designandcontrolofmultiphinterleavedboostconverters-basedondifferentialflatnesstheoryforPEMfuelcellmulti-stackapplications[J].InternationalJournalofElectrical时不需要进行微分方程求解因而实现容易，但是其建模依赖于系统的精确模型；文献Martinez-Trevino，BlanCA，AroudiE，etal.Sliding-modecontrolofaboostconverterunderconstantpowerloadingconditions[J].IETPowerElectronics，2019中将滑模控制引入带CPL的升压系统，提高了鲁棒性。而全局快速终端滑模控制6[0005]本发明的目的是提供基于微分平坦的直流微电网交错并联变换器的控制器设计[0016]式(1)中：vin为输入电压信号，vo为电容两端的电压信号，io为负载侧电流，u1＝u2。78为xc关于yc的映射函数；考轨迹ycd＝[iL1refiL2ref]T当精准跟随其参考轨迹ja时，yc与ja间的偏差以及偏差的据系统的状态方程得到了开关控制律，并对电流误差的调节参数提供了合理的选取依据；9[0079]式(1)中：vin为输入电压信号，vo为电容两端的电压信号，io为负载侧电流，u2。[0080]本发明控制器的设计如图3所示，由终端滑模电压外环及微分平坦电流内环两部n为xc关于yc的映射函数。[0119]式中：v,(y.)为uc关于yc的映射函数。易得平坦输出的参考轨迹ycd＝[iL1refiL2ref]T当精准跟随其参考轨迹ja时，yc与ja间[0136]为验证本发明基于微分平坦的直流微电网交错并联变换器的控制器设计方法所[0166]综合考虑稳定性与动态响应的情况下，选取ξv＝1、ωnv＝628.32，此时K3=不断增大系统的收敛速度也随之加快且到达时间缩短。但是α、β不能无限制增大，由α=[0174]设计电感和电容参数在其额定值的±15％摄动范围内来验证TSMFC控制器对电路压期望值由110V突增至130V的母线电压仿真波形如图7数摄动下控制器均在0.2ms内回到新的稳态值且基本无超调。因而本发明设计控制器的控[0188]针对于带恒功率负载的升压系统的稳定性降低以及受到扰动时的暂态性能变差[0189](1)本发明所设计控制器的控制策略下的系统不存在稳态误差，并且滑模参数中[0190](2)全局快速终端滑模的加入降低了电路参数摄动对系统的敏感度，使系统输出