基于Buck变换器的抗干扰控制方法研究.pdf

基于Buck 变换器的抗干扰控制方法研究 基于Buck变换器的抗干扰控制方法研究 摘 要 随着电力电子技术的快速发展，直流变换器在各个领域内的应用不断增大， 相应地对直流变换器的性能要求也会越来越高。因此提升直流变换器的性能，得 到高品质的输出波形，已成为研究直流变换器所追求的目标。直流变换器输出波 形的质量主要从三个方面进行考虑：一是动态性能，二是稳态精度，三是抗干扰 能力。为了达到期望的控制效果，非线性控制理论的研究成为了直流变换器控制 研究领域的一个重要方向。以Buck 变换器作为控制算法研究对象。主要工作包 括： 在系统建模时，Buck 变换器中的电阻、电感、电容等系统参数可能会外界 不确定因素的影响而发生变化，将这些参数的变化看做为一个集中扰动量，而这 个集中扰动又可根据是否和控制信号在一个通道中分为非匹配扰动与匹配扰动。 对于非匹配扰动，若只通过滑模控制方法并不能解决问题，因此，本文设计了基 于观测器的滑模复合控制方法。通过观测器对扰动量进行估计并直接进行前馈补 偿，抵消扰动量对最终输出电压的影响，从而提高Buck 变换器系统的鲁棒性与 抗干扰性。 针对基于传统观测器的滑模控制方法在快速响应性方面的不足，提出了有限 时间精确观测器，并设计了相对应的非奇异终端滑模控制器，保证了控制器不会 出现奇异值的问题并能够使Buck 变换器系统在有限时间内收敛。另外，针对滑 模控制会导致抖振现象设计了幂次趋近律，减小了Buck 变换器输出电压的抖振 现象。应用该控制方法使系统具有更快的收敛速度和更强的抗干扰能力。 最后，将DSP 芯片作为控制算法实现的核心部件，搭建了硬件实验平台， 完成了基于未知输入观测器的滑模控制方法软件设计。实验结果表明所提控制方 法具有很强抗负载变化能力。 关键词：Buck 变换器，非匹配扰动，未知输入观测器滑模控制，有限时间精确 观测器非奇异终端滑模控制 I 浙江工业大学硕士学位论文 RESEARCH ON DISTURBANCE REJECTION CONTROL METHODS FOR BUCK CONVERTER ABSTRACT With the rapid development of power electronics technology, the application of DC converters in various fields is increasing, and the performance requirements of DC converters are correspondingly higher. Therefore, improving the performance of the DC converter and obtaining a high-quality output waveform have become the goals pursued by the DC converter. The quality of the output waveform of the DC converter is mainly considered from three aspects: one is dynamic performance, the other is steady-state accuracy, and the third is anti-interference ability. In order to achieve the desired control effect, the research of nonlinear control theory has become an important direction in the research field of DC converter control. Buck converter is used as the research obj ect of control algori