[发明专利]一种电力电子变换器鲁棒切换控制方法

说明书

本发明公开了一种电力电子变换器鲁棒切换控制方法，步骤包括：1)建立系统模型，为了系统控制时将参考点变为原点，将Boost变换器的PWA模型式变为其误差模型式；2)求解控制器参数，得到鲁棒切换控制器中的矩阵；3)根据切换律对Boost变换器电路进行控制，即当输出电压大于期望电压时，电感电流的参考值自适应的降低，而当输出电压小于期望电压时，电感电流的参考值自适应的增加，切换控制器输出高电平将开关S导通，反之则输出低电平将开关S断开。本发明的控制方法，减少了系统动态响应时间；增强了变换器运行时对输入电压和负载突变的鲁棒性。

技术领域

本发明属于电能变换技术领域，涉及一种电力电子变换器鲁棒切换控制方法。

背景技术

电能是现代社会最重要的能源形式，电力电子变换器实现电能进行变换，是电能有效利用的关键装置。电力电子变换器既具有开关器件开通和关断的离散事件，又具有在开关处于特定状态时连续变化的状态变量，是一个典型的混杂系统。混杂系统是指由连续变量系统和离散事件动态系统相互作用而形成的统一的动态系统。在每一个切换状态下电路是可能是线性的，但是开关的切换使得整个系统变为非线性的。

传统的电力电子变换器控制，大多采用基于状态平均和小信号线性化方法得到忽略开关状态的模型，再根据模型设计控制器实现开关变换器的控制，这种设计方法力图忽略开关的切换，不能真实反映实际系统的工作状态，在信号大范围变化时可以会出现控制性能变差甚至不稳定。利用混杂系统理论和基于共同Lyapunov稳定性理论进行电力电子变换器的建模和稳定性分析能够真实反映变换器的工作状态，实现对变换器的控制，以变换器的混杂系统模型为基础，利用Lyapunov稳定性理论设计控制器物理意义明确，控制器相对简单。但是目前以Lyapunov稳定性理论为基础设计的控制器在系统参数发生突变时仍然主要依靠PI环节对参考电流进行补偿，进而实现输出电压对参考值的再次跟踪，仍存在传统PI控制器参数设计依赖工作点，整定困难的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力电子变换器鲁棒切换控制方法，解决了现有技术不能真实反映实际系统的工作状态，在信号大范围变化时出现控制性能变差甚至不稳定，鲁棒性差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种电力电子变换器鲁棒切换控制方法，按照以下步骤实施：

步骤1：建立考虑杂散参数和输入输出变化的系统模型，

根据电路基本规律，得到Boost变换器的动态方程，表达式为：

其中，x＝[x₁ x₂]^T＝[i_L v_o]^T，i_L为实时电感电流值，v_o为输出电压值，上标T代表向量转置；为考虑了系统元件寄生参数和负载扰动的系统矩阵，σ＝1,2；B_σ和C₁分别为输入矩阵和输出矩阵；ω为输入电压波动，u＝E；

模式1)开关闭合时，系统矩阵和输入矩阵分别为：

C₁＝[0，1]

模式2)开关断开且电感电流大于零时，系统矩阵和输入矩阵分别为：

C₁＝[0，1]

模式1)中，电源E给电感L充电，电感电流增大，电感储存能量，电容对负载放电，释放能量；在模式2)中，电感和电源一起为电容和负载提供能量实现升压；

为了系统控制时将参考点变为原点，将公式(1)-公式(3)变为误差模型，表达式如下：