[发明专利]一种双主动全桥DC-DC变换器的滑模控制方法

说明书

本发明涉及高频隔离双向DC‑DC变换器控制领域，尤其涉及一种双主动全桥DC‑DC变换器的滑模控制方法；本发明为了解决现有技术双住洞全桥DC‑DC变换器的控制方法存在建模方法计算量大，过程复杂，控制性能不佳，输出电压响应慢的问题；本发明包括如下步骤：步骤1、建立双主动全桥DC‑DC变换器输出侧电压非线性方程；步骤2、根据所述输出侧电压非线性方程建立滑模控制器；步骤3、所述滑模控制器控制移相比实现所述双主动全桥DC‑DC变换器控制。本发明具有快速响应，无超调，系统稳定性好，抗干扰能力强等优点。

技术领域

本发明涉及高频隔离双向DC-DC变换器控制领域，尤其涉及一种双主动全桥DC-DC变换器的滑模控制方法。

背景技术

随着智能电网和能源互联网的迅速发展，分布式电源及储能等的灵活接入、各类交直流配电网等的柔性连接成为重要发展目标。因此，在未来电网中，主要由变压器和开关构成的传统配电网方式将会改变，电力电子功率转换系统将以更为核心的角色实现更为系统的功能。双主动全桥DC-DC变换器具有模块化对称、高功率密度、双向功率传输能力、动态响应快、软开关容易实现等特点，适合于中大功率高频隔离功率转换系统，近年来得到广泛关注和研究。

单移相控制是双主动全桥DC-DC变换器最常见的调制方式，优点是简单可靠。为改进单移相控制的性能，扩展移相控制、双重移相控制、三重移相控制相继被提出。双主动全桥变换器的重要功能是保持稳定的直流电压，可以抵抗负载和其他外部干扰，因此变换器的控制是重中之重。

目前较为常见的是基于“瞬时功率积分的方法”建立双有源全桥变换器的稳态时漏电感电流、传输功率以及回流功率的数学模型，进行PI控制，但主要缺点是建模方法计算量大，过程复杂，PI控制当转换器负载或输入电压发生偏差时，控制性能不佳，输出电压响应慢。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点而提出的一种双主动全桥DC-DC变换器的滑模控制方法，包括如下步骤：

步骤1、建立双主动全桥DC-DC变换器输出侧电压非线性方程；

步骤2、根据所述输出侧电压非线性方程建立滑模控制器；

步骤3、所述滑模控制器控制移相比实现所述双主动全桥DC-DC变换器控制。

进一步的，步骤1具体包括如下步骤：

步骤1.1、根据傅里叶级数定理，构建双主动全桥DC-DC变换器的开关函数；

步骤1.2、根据所述开关函数得到所述变换器原副边交流侧电压关系；

步骤1.3、根据基尔霍夫电压定律得到所述变换器两侧交流电压的动态方程；

步骤1.4、获取所述变换器交流侧电流方程；

步骤1.5、将所述交流侧电流方程进行实与转换，叠加[2n+1]次的谐波分量，得到交流侧电流的稳态时域表达式；

步骤1.6、根据基尔霍夫电流定律得到所述双主动全桥DC-DC变换器的输出侧电容电压方程，进而得到所述变换器输出侧电压非线性方程。

进一步的，所述双主动全桥DC-DC变换器输出侧电压非线性方程为：

式中，R_load是直流负载电阻，δ是变换器移相角；为变压器变比，L为变压器电感，R_L为高频变压器漏电感的阻抗，i_L(t)为漏电感电流。

进一步的，步骤2包括：

步骤2.1、取所述双主动全桥DC-DC变换器输出侧电压非线性方程的主成分；

步骤2.2、将步骤2.1所述的输出侧电压非线性方程转换为状态空间形式为：