[发明专利]一种基于滑模控制的改进推挽变换器

说明书

本发明提出一种基于滑模控制的改进推挽变换器，在原有推挽电路的基础上进行了改进，将直流输入电压直接引至变压器的副边中点，用于将变压器副边电压抬高，因此产品输出电压为输入电压和功率变换电路变换电压的串联，功率变换电路仅提供输入、输出电压的差值部分，这种拓扑可以显著提高产品的效率。此外，系统采用基于滑模控制算法的电压、电流双环实现控制，根据所期望的动态特性设计系统的滑模面，通过设计滑模控制律使得被控系统沿着滑模面收敛，保证了系统良好的鲁棒性、稳定性和良好的动态品质。

技术领域

本发明涉及电力电子领域，特别地涉及一种航空用的基于滑模控制的改进推挽变换器，主要适用于低输入输出电压范围的变换装置中。

背景技术

随着电力电子技术的快速发展，航空电力系统逐渐进入了多电化、全电化的时代。多电系统作为多电飞机的核心技术，与传统系统相比，其次级功率系统采取电能的方式进行控制和分配。二次电源作为连接发电系统及负载之间的纽带，是多电系统及多电飞机的基础，其性能的好坏直接影响到整个机载发电系统工作的可靠性。综合考虑机载发电系统的工作环境及工作状况，现阶段二次电源装置的研究热点主要集中在高可靠、高效率、大功率、小体积、动态响应速度等方面。

推挽电路因具有驱动简单、通态损耗较小、输出功率大等优点，广泛应用于大功率低输入电压的航空电力装置中。目前推挽电路主要采用传统PID控制方法进行控制，但传统的PID控制方法在改善系统稳定性时，参数的整定比较复杂，往往依赖于一定的工程经验，且不能改善现有的PWM电压和PWM电流控制模式下推挽电路的动态响应问题，导致目前推挽电路在系统鲁棒性、稳定性和动态品质方面存在不足。

发明内容

本发明的目的在于克服以上不足，提出一种基于滑模控制的改进推挽变换器，主要适用于低输入输出电压范围的变换装置中，该系统具有高可靠性、高效率、大功率、小体积以及良好的动态品质等优点。

本发明在原有推挽电路的基础上进行了改进，将直流输入电压直接引至变压器的副边中点，用于将变压器副边电压抬高，因此产品输出电压为输入电压和功率变换电路变换电压的串联，功率变换电路仅提供输入、输出电压的差值部分，这种拓扑可以显著提高产品的效率。此外，系统采用基于滑模控制算法的电压、电流双环实现控制，根据所期望的动态特性设计系统的滑模面，通过设计滑模控制律使得被控系统沿着滑模面收敛，保证了系统良好的鲁棒性、稳定性和良好的动态品质。

基于上述原理，本发明的技术方案为：

所述一种基于滑模控制的改进推挽变换器，其特征在于：包括雷电防护及输入滤波电路、内部电源、控制电路、驱动电路、主功率变换电路及原边开关管、输出滤波电路、电流检测单元、输出信号反馈采样电路；

外部直流输入电源与雷电防护及输入滤波电路以及内部电源相连，内部电源向控制电路和驱动电路供电；所述雷电防护及输入滤波电路的输出端连接到主功率变换电路及原边开关管，所述主功率变换电路及原边开关管输出端连接到输出滤波电路，所述输出滤波电路的输出端分别连接到电流检测单元、输出信号反馈采样电路，所述输出信号反馈采样单元连接到控制电路，所述控制电路自带存储器以及通信接口，并且所述控制电路的输出端与驱动电路相连，驱动电路连接主功率变换电路及原边开关管。

进一步的优选方案，所述一种基于滑模控制的改进推挽变换器，其特征在于：所述主功率变换电路中，直流输入电压直接引至变压器的原边中点和副边中点。

进一步的优选方案，所述一种基于滑模控制的改进推挽变换器，其特征在于：电流检测单元和输出信号反馈采样电路逐周期进行电流、电压检测，并将采样信号实时反馈到控制电路，在控制电路内部采用滑模控制算法得到驱动所需的PWM驱动波形输出给驱动电路。

进一步的优选方案，所述一种基于滑模控制的改进推挽变换器，其特征在于：采用滑模控制算法过程为：

步骤1：输入采集的电压信号U_o和电流信号I_o；