[发明专利]一种反向耦合高增益升压Cuk电路及其模糊控制方法

说明书

本发明提出一种反向耦合高增益升压Cuk电路及其模糊控制方法，其特征在于，包括：由电感L₁、构成反向耦合的电感L₂和电感L₃、输出电容C_o、中间电容C_B、二极管D_B、功率开关管Q₁、输入直流电压源V_in以及负载R_L组成的主电路，以及由依次连接的采样电路、求和比较电路、模糊控制器和驱动电路组成的控制电路。其采用的模糊控制方法为采样输出电感电压开关周期平均值与输出电压的多变量采样模糊控制。本发明通过引入反向耦合电感以提高升压Cuk变换器输入输出电压增益而实现高效、低输入输出纹波、大变比电能变换的功能。采用多变量采样闭环控制实现恒压功能，闭环控制采用改进TSK滑模模糊控制算法以提高电路的动态响应性能。

技术领域

本发明涉及DC-DC变换器及电路控制领域，尤其涉及一种反向耦合高增益升压Cuk电路及其模糊控制方法。

背景技术

近年来，DC-DC变换器广泛的应用于各种领域，包括UPS供电系统、电动汽车、分布式光伏发电以及电池储能系统等。由于光伏电池、燃料电池等设备输出电压常常较低(常规型号可见24V，48V)而逆变器所需的母线电压等级大多为200V和400V，因此需要高增益变换器升压，面对并网需求，其接口电力电子设备也需具备高电压增益的特点。传统Boost升压电路在电压变比很高时会产生器件电流应力大，二极管反向恢复严重，效率降低等问题，以及控制问题。此外，传统线性控制策略基于稳态工作点进行参数设计，对于燃料电池及光伏电池等设备，其输出电压变化范围较宽，稳态工作点变化范围大，若采用传统的线性控制难以满足变换器动静态性能要求，甚至造成变换器工作不稳定等问题。现有DC-DC变换器模糊控制策略只对输出电压进行采样，且存在控制复杂，难以实现实时计算等问题。”因此，对低成本、高增益、高效率的DC-DC变换器及其非线性控制策略的研究在当前电动汽车、分布式发电等领域是十分有意义的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反向耦合高增益升压Cuk电路与模糊控制方法，通过引入反向耦合电感以提高升压Cuk变换器输入输出电压增益，实现高效、低输入输出纹波、大变比电能变换功能；采用引入输出电感电压开关周期平均值的多变量采样模糊控制以抑电路各种扰动并提高变换器的动静态性能。

本发明通过引入反向耦合电感以提高升压Cuk变换器输入输出电压增益而实现高效、低输入输出纹波、大电压变比电能转换；采用引入输出电感电压平均值等多采样变量模糊控制策略以提高电路的动、静态性能。在升压Cuk变换器中引入反向耦合电感，有效地提高电路输入输出电压增益，使其能够以合理的占空比进行工作，从而减少电路损耗和器件应力；输入、输出端各有一个电感，输入输出电流脉动小，容易对输入、输出进行滤波，有利于EMI的减小；为了解决传统线性控制方法存在的受到大扰动时变换器动态响应性能以及稳定性变差等问题，同时为了增强电路的抗扰能力，在现有的模糊控制基础上，采用引入输出电感电压平均值的多采样变量模糊控制以抑制电路各种扰动，提高变换器的动态响应性能并提高变换器在宽范围电压输入下的稳定性。模糊控制方法为改进TSK模糊滑模控制，采用模糊TSK算法对滑模控制律拟合，得到输入误差e与占空比增量Δd对应关系曲线，并根据实时输入误差按照此关系曲线输出占空比增量Δd并送入后级补偿网络构成适时占空比d实现优良控制性能。

本发明具体采用以下技术方案：

一种反向耦合高增益升压Cuk电路，其特征在于：包括主电路和控制电路；