[发明专利]基于双重积分滑模控制的数字式大功率图腾柱PFC

权利要求书

1.基于双重积分滑模控制的数字式大功率图腾柱PFC，其特征在于：所述PFC采用双重积分滑模对样机进行控制，Q₁和Q₂是GaN HEMT开关器件,T1和T2是Si MOSFET，当v_i＜0,v_i,i_L使用绝对值，当v_i＞0,当T₂导通,Q₁导通,Q₂关断时,电感电压v_L＝v_i-v_o，and u＝1；当T₂导通,Q₁关断,Q₂导通时,v_L＝v_i,其中u＝0.所以v_L＝v_i-uv_o控制状态变量是电流误差x₁；电压误差x₂；电流误差和电压误差的积分x₃；电流误差和电压误差的双重积分x₄，如式(1)所示:

其中i_ref＝K(V_ref-βv_o),K＝|v_i|/V_iRMS,and|v_i|and V_iRMS分别是输入电压瞬时值的绝对值和有效值。

2.根据权利要求1所述的双重积分滑模，其特征在于：滑动流形表示为：

S＝α₁x₁+α₂x₂+α₃x₃+α₄x₄ (2)

对式(1)中的状态变量进行微分，可得到:

令

那么等效滑模控制律u_eq c可表示为:

其中

3.根据权利要求2所述的双重积分滑模，其特征在于：滑动流形表示为：为了确保滑模控制的存在,必须得到满足；由式(3)和(4),存在条件可表示为:

其中v_o(ss)是稳态输出电压，i_C(max)和i_C(min)分别是稳态电容电流的最大值和最小值.输入电压最小值v_i(min)不是0伏，而是4.5V，如果输入电压低于4.5V,开关器件全部关闭避免出现计算错误,此时由电容对负载进行供电.x_1(max)和x_1(min)分别是稳态电流误差的最大值和最小值；x_2(max)和x_2(min)分别是稳态电压误差的最大值和最小值；x_3(max)和x_3(min)分别是稳态电流误差和稳态电压误差之和的积分的最大值和最小值；设计参数必须满足式(6)。

4.根据权利要求1所述的基于双重积分滑模控制的数字式大功率图腾柱PFC，其特征在于：通过系统电感电压和电容电流的分析，稳定性条件可表示为:

通过将u替换为u_eq，可到到理想滑模动态:

假设平衡点存在于滑动流形中，当时，从式(8)可推导出平衡点方程：

根据摄动理论并且参考式(5),(8)和(9),在平衡点附近可将理想滑模动态的小信号模型进行线性化，将信号分解为直流信号的交流信号的叠加(大写字母代表直流，小写字母和上划“～”表示交流)，线性化方程可表示为：

5.根据权利要求4所述的滑模控制系统，其特征在于：忽略式(10)中的直流项，可得到:

其中

根据式(11)和式(12)可得到特征方程:

其中

根据劳斯-赫尔维茨定理，稳定性的判定条件可表示为: