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Buck变换器的滑模控制研究

作　者: 孙明志
导　师: 郑艳
学　校: 东北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: Buck变换器积分滑模动态滑模自适应控制抖振
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

Buck变换器是所有电力变换器的基础,一般作为整机的电源部件出现,其质量对整机的性能有重要的影响,所以对Buck变换器输出精度的要求越来越高。对Buck变换器控制的主要算法尤其是现实应用中的方法大多为线性算法,这些算法有明显的缺点,即对系统参数的要求非常敏感,鲁棒性差。一旦系统参数发生轻微的变化或有轻微的扰动,其输出效果会有很大改变,将对设备造成严重影响。滑模变结构控制作为一种先进的非线性控制技术,己被广泛应用在电力电子变换器中,并顺利实现动态响应快、鲁棒性强、稳态范围宽、控制实现简单等优点,然而其稳态误差大、抖振等问题也一定程度限制了它的应用领域。本文致力于研究滑模变结构控制理论在Buck变换器中的应用,主要内容如下：针对最基本Buck变换器,分析了变换器电路的工作原理,并建立了状态空间数学模型。为了解决常规滑模控制稳态误差大的缺点,采用了积分滑模控制来消除静差,但是常规积分滑模控制器的设计必须知道负载上界,为了消除设计中必须知道负载上界的约束,设计了自适应积分滑模控制器。为进一步提高输出电压的精度,考虑了输入电压纹波的影响,改进了最初的设计。由于滑模控制中的抖振现象会引起Buck电路的高频未建模特性,造成系统性能损失,甚至使系统不稳定,出现振荡,所以采用动态滑模的方法进行消抖,但是消抖的同时也削弱了鲁棒性,分析了原因之后,设计了自适应动态滑模控制器,一定程度的弥补了鲁棒性的损失,达到了既能削弱抖振又不会大幅削弱鲁棒性的目的。最后对本文的研究内容进行了总结,并对未来的研究方向进行了展望。

Buck变换器的滑模控制研究

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