[发明专利]一种用于单Buck-Boost逆变器的全局滑模电流控制方法

权利要求书

1.一种用于单Buck-Boost逆变器的全局滑模电流控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1:建立单Buck-Boost逆变器数学模型；

S2:根据逆变器数学模型，构造全局电流滑模面函数S；

S3:根据局部可达性条件得到等效控制律u_eq和全局滑模控制函数u_g；

S4:构造全局变指数趋近律，进一步求取控制函数u_g；

S5:分析滑模控制器理想滑模动态和平衡工作点，通过滑模动态线性化得出控制器的稳定条件；

S6:求取控制函数后通过控制函数u_g对开关管通断进行控制，从而得到理想正弦波；

S7:用于单Buck-Boost逆变器的全局滑模电流控制器半实物仿真设计实现；

所述单Buck-Boost逆变器的拓扑结构由直流斩波电路及极性反转电路构成，所述直流斩波电路包括开关S_a、电感L、二极管D，所述开关S_a的一端与输入电源相连接，开关S_a的另一端与电感L的一端、二极管D的阴极相连接，电感L的另一端与输入电源和极性反转电路相连接，二极管D的阳极与极性反转电路相连接；极性反转电路包括开关S₁、S₂、S₃、S₄；由于Buck-Boost变换器自身的升降压特点，使得该逆变器适于输入电压变化范围广的场合，开关S_a由SPWM驱动，开关S₁、S₄为工频方波驱动，且同一桥臂的开关信号互补，在前半周期内开关S₁、S₄同时导通，输出v_o为正弦正半波；在后半周期开关S₂、S₃同时导通，输出v_o为正弦负半波，故此得到标准正弦波，其中，前级Buck-Boost电路输出的方波幅值V_CM为

其中，D为开关Sa的脉冲占空比；

假设Vo为V_CM滤除所有谐波后的基波分量幅值，则Vo与输入电压Vi的关系为

当S_a的脉冲占空比按正弦排列时，上式仍然成立，但应用有效占空比计算而非瞬时占空比，有效占空比D_e为

式中的m为SPWM的调制比，0m1，将式(3)代入式(2)，得输出电压与调制比的控制关系，即

由式(4)可知，当m0.8时，逆变器升压工作；当m0.8时，逆变器降压工作，在实际应用中，通过合理选择调制比m来调节输出电压的量值；

单Buck-Boost逆变器属于DC-DC-AC结构，其电压量值的控制只与将稳恒直流变换为高频脉动直流的前级DC-DC环节有关，而与后级的极性反转电路无关；

S1采用如下步骤：忽略逆变器中的极性反转环节，将逆变器等效为Buck-Boost型直流开关电路，根据基尔霍夫定律得到公式(5)：

其中，L为滤波电感，C为滤波电容，R为负载电阻，u＝(0,1)表示S_a的导通状态，u＝1时S_a导通，u＝0时S_a关断，为u的逆逻辑，u_L为滤波电感电压，i_C为滤波电容电流，v_i为输入电压，v_o为输出电压，选取电感电流误差x₁，输出电压误差x₂，电流和电压误差和的积分x₃为状态变量，得到Buck-Boost逆变器的状态空间描述为公式(6)：

式中：

其中R_N为标称负载电阻，V_iN为标称输入电压，V_ref为电感电压参考值；i_ref为利用经过放大的输出电压偏差产生瞬时电感电流参考值，即公式(7)所示

i_ref＝K[V_ref-v_o] (7)

其中K为输出电压偏差的放大增益。