[发明专利]双向AC/DC非线性高阶滑模变结构控制器及控制方法

说明书

本发明涉及双向AC/DC非线性高阶滑模变结构控制器及控制方法，属于电力电子技术领域，包括AC/DC变流器及控制电路，所述的控制电路包括采集电路、控制器DSP和驱动电路，所述的采集电路的输出端与控制器DSP的输入端连接，所述的控制器DSP通过上位机控制，所述的控制器DSP的输出端，通过驱动电路与AC/DC变流器控制连接，所述的采集电路包括交流侧电流采集电路、交流侧电压采集电路和直流侧电压采集电路，具有成本低、控制精度高、抗干扰能力强、响应速度快等优点，对于提高双向AC/DC变流器控制稳定性能、动态响应速度和抗干扰能力具有重要的意义。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及到一种AC/DC转换器控制器及其控制方法，具体为双向AC/DC非线性高阶滑模变结构控制器及控制方法。

背景技术

AC/DC变换器是连接交流电网与直流电网的关键设备。现有双向AC/DC控制器的控制方式多采用电压-电流双闭环PI、反馈线性化、自适应控制或滞环电流等控制方法，并通过加入负载电流前馈环节，提高控制器的动态响应速度。

上述方法均以双向AC/DC变流器小信号线性模型为控制对象，因此只能在稳定工作点附近具有较好的控制效果，一旦出现外界干扰或模型不精确都会导致控制系统稳定性降低。

发明内容

本发明为了解决上述问题，设计了双向AC/DC非线性高阶滑模变结构控制器及控制方法，具有成本低、控制精度高、抗干扰能力强和响应速度快的优点。

本发明的具体技术方案是：

双向AC/DC非线性高阶滑模变结构控制器，包括AC/DC变流器及控制电路，所述的控制电路包括采集电路、控制器DSP和驱动电路，所述的采集电路的输出端与控制器DSP的输入端连接，所述的控制器DSP通过上位机控制，所述的控制器DSP的输出端，通过驱动电路与AC/DC变流器控制连接，所述的采集电路包括交流侧电流采集电路、交流侧电压采集电路和直流侧电压采集电路，

关键点是：所述的交流侧电流采集电路输入端通过霍尔传感器与AC/DC变流器的输入端连接，其输出端与控制器的交流电流信号输入端相连；

所述的交流侧电压采集电路的输入端分别与AC/DC变流器的输入端连接，其输出端与控制器的交流电压信号输入端相连；

所述的直流侧电压采集电路的输入端与AC/DC变流器的输出端相连，其输出端与控制器DSP的直流电压信号输入端相连；

所述的驱动电路的输入端分别与控制器的输出端相连，接收控制器DSP发出的PWM控制信号，其输出端分别与AC/DC变流器的IPM中的开关相连。

所述的交流侧电流采集电路包括分压电路和第一放大电路，所述的分压电路的输入端形成为交流侧电流采集电路的输入端，所述的放大电路的输出端形成为交流侧电流采集电路的输出端。

所述的直流侧电压采集电路包括分压电阻和第二放大电路，所述的第二放大电路的正负输入端通过分压电阻分别与AC/DC变流器电压输出端的正负极相连，所述的第二放大电路的输出端作为直流侧电压采集电路的输出端与控制器DSP的输入端相连。

所述的交流侧电压采集电路结构与直流侧电压采集电路结构相同，所述的第二放大电路的第二级电压跟随器的正极输入端外接抬升电压电压源3VREF。

所述的驱动电路包括光耦合器U41、电阻R61、R24和R30、电容C61和C20；

所述的光耦合器U41的ANODE管脚串联电阻R24，所述的电阻R24的另一端与光耦合器U41的CATHODE管脚作为驱动电路的输入端与控制器DSP连接，所述的驱动电路的输入端之间并联有电阻R61和电容C61，所述的光耦合器U41的NC管脚串联电阻R30与Vo管脚相连，所述的NC管脚和VCC管脚短接，所述的光耦合器U41的Vo管脚作为该驱动电路的输出端与AC/DC变流器的IPM开关的门级相连。