Buck型DC-DC變換器的滑?？刂蒲芯?pdf

1、DC-DC開關變換器是一種時變非線性開關電路，其建模、控制器設計和性能分析一直是功率電子學領域的熱點問題。在眾多非線性控制策略中，滑?？刂频腄C-DC開關變換器具有快速的瞬態(tài)特性和良好的魯棒性，其控制器算法的研究具有重要的理論意義和實際應用價值。本文以DC-DC開關變換器中Buck電路為研究對象，設計有效的滑模控制策略。
　　本文的主要研究工作包括:首先，根據(jù)Buck電路建立其數(shù)學模型;其次，研究Buck開關變換器采用傳統(tǒng)滑模方法

2、的控制器設計和參數(shù)選擇，并分析其控制作用下的系統(tǒng)性能;再次，針對傳統(tǒng)滑?？刂拼嬖诘膯栴}，研究面向性能的改進型滑?？刂扑惴ǎ饕ńK端滑?？刂扑惴ê妥赃m應滑模控制算法;最后基于構建的FPGA實驗平臺對Buck開關變換器的傳統(tǒng)滑?？刂扑惴ㄟM行驗證。本文的主要內容如下:
　　(1)介紹DC-DC變換器中Buck電路的工作原理，對Buck電路在開關導通和斷開兩種不同狀態(tài)進行分析，利用基爾霍夫電壓、電流定律對系統(tǒng)的狀態(tài)進行數(shù)學描述。采用多

3、種方式對Buck電路進行數(shù)學建模。
　　(2)在介紹滑模控制算法的基礎上，將滑模變結構控制引入到DC-DC開關變換器控制器設計中。針對Buck電路數(shù)學模型，利用變結構控制理論，設計合理的滑模面以及滑?？刂破鲄?shù)，并分析滑模面的收斂性。
　　(3)針對傳統(tǒng)滑?？刂剖諗繒r間長，負載電阻與標稱值存在偏差的問題，設計了終端滑?？刂坪妥赃m應滑?？刂?。傳統(tǒng)滑?？刂瓶梢酝ㄟ^選取合適的參數(shù)值使其動態(tài)響應加快，但無論如何選取，其狀態(tài)跟蹤誤差都

4、將無限時間收斂。終端滑?？刂仆ㄟ^改進滑模面的設計形式，使得狀態(tài)跟蹤誤差收斂時間有限;此外由于Buck開關變換器的負載電阻實際值與標稱值存在偏差，造成實際滑模而的選取并非最優(yōu)，自適應滑?？刂仆ㄟ^計算電阻電流和輸出電壓，實時地獲取最優(yōu)滑模面。
　　(4)搭建實驗平臺，驗證了所提滑?？刂扑惴ǖ膬?yōu)越性。采用NI9683板卡、NI sbRIO-9606板卡和Buck電路評估板搭建實驗平臺，通過LabView語言實現(xiàn)控制算法，以驗證滑模控制算