【摘 要】
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随着新能源时代的到来,开关电源以高转换效率的优势成为电气装置供电系统中必不可少的一部分,在通信、军工、航天等各大领域广泛应用。如何控制开关电源系统获得高性能的输出响应,成为电力电子领域的研究热点之一。本文以Buck型DC-DC开关电源为研究对象,提出一种非线性滑模变结构控制算法,并在此基础上提出性能改进的控制算法,使得系统表现出对外界参数不敏感、抗干扰性强、鲁棒性好的特性。考虑到实际Buck型DC
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随着新能源时代的到来,开关电源以高转换效率的优势成为电气装置供电系统中必不可少的一部分,在通信、军工、航天等各大领域广泛应用。如何控制开关电源系统获得高性能的输出响应,成为电力电子领域的研究热点之一。本文以Buck型DC-DC开关电源为研究对象,提出一种非线性滑模变结构控制算法,并在此基础上提出性能改进的控制算法,使得系统表现出对外界参数不敏感、抗干扰性强、鲁棒性好的特性。考虑到实际Buck型DC-DC开关电源系统会受到系统参数扰动、外界噪声等因素的影响,以Buck电路降压工作原理的分析为基础,建立含有扰动项的系统数学模型。设计电压外环滑模变结构控制器和电流内环PI控制器相结合的双闭环控制架构。在滑模变结构控制算法的优化方面,分别应用神经网络和干扰观测器的相关理论知识与之相结合设计出复合滑模变结构控制算法。鉴于神经网络具有较好的拟合非线性函数的优势,分别采用经典的径向基函数网络RBF和极限学习机ELM对Buck型DC-DC开关电源系统模型中的不确定扰动项进行自适应逼近,设计控制律。基于干扰观测器对系统集总干扰的理想估计,设计含有扰动估计补偿项的控制律。根据控制架构和控制算法的设计,在PSIM环境中搭建仿真电路模型进行模拟仿真,并以DSP TMS320F28335芯片作为控制核心,在硬件实验平台上进行实验,实验结果表明所提议的三种复合控制算法相比于传统滑模变结构控制算法跟踪速度更快,稳定效果更佳,鲁棒性能更强;在复合控制算法中,稳态误差最低达到0.21%,相比传统滑模变结构控制算法降低了0.25%,表明复合控制算法能够有效抑制抖振。
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