[发明专利]基于模糊时间延时反馈控制的Buck变换器混沌控制方法

权利要求书

1.一种基于模糊时间延时反馈控制的Buck变换器混沌控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据控制系统框图，对DC-DC变换器进行数学建模，得到DC-DC变换器的状态变量的混沌模型；

S2、根据数学模型迭代，在matlab中建立相关模型，然后确定混沌状态DC-DC变换器能量状态，并进行分析；

S3、基于模糊时间延时反馈控制方法，根据时间延时电压误差量，设计模糊控制器，对时间延时τ值进行模糊化，并在此基础上对反馈增益k₂进行自适应选取，得到模糊时间延时反馈控制方法；

S4、根据模糊时间延时反馈方法得到PWM控制信号，并使用该信号对DC-DC变换器进行控制。

2.根据权利要求1所述的Buck变换器混沌控制方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下步骤：

S11、将Buck变换器中的电感电流和输出电压均作为状态变量，建立Buck变换器的状态空间模型：

当Buck变换器中的开关管S导通时，状态空间模型具体为：

当Buck变换器中的开关管S关断时，状态空间模型具体为：

式中，i_L为电感电流，为电感电流的一阶导数，v_c为输出电压，为输出电压的一阶导数，R、L和C分别为Buck变换器中的电阻、电感和电容，且v_in为Buck变换器的输入电压，开关管S为功率开关IGBT；

S12、采用频闪映射的方法，根据状态空间模型建立离散映射模型：

当开关S处于截止状态，系统离散模型为：

当开关S处于导通状态，系统离散模型为：

式中，且1/LC-k²0。

3.根据权利要求2所述的Buck变换器混沌控制方法，其特征在于，步骤S1还包括步骤：

S13、根据系统离散映射模型分析Buck变换器中的非线性混沌现象，确定Buck变换器中的混沌状态。

4.根据权利要求1所述的Buck变换器混沌控制方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：

S21、根据加入模糊时间延时反馈控制算法前的系统控制框图，得出此时Buck变换器系统传递函数G₁(s)：

S22、根据加入模糊时间延时反馈控制算法后的系统控制框图，得出此时ΔV_con及新传递函数G₂(s)：

△v_con(s)＝k₂V₀(s)(1-e^-τs)＝k₂G₁(s)V_d(s)(1-e^-τs) (6)

S23、使用谐波分析法分析加入模糊时间延时反馈控制算法前、后的Buck变换器输入电压分岔点的变化情况，以下分别为1-周期态及2-周期态关系式：

1-周期态：

v′_con(dT)＝v_ramp(dT) (8)

2-周期态：

v′_con(dT+δ)＝v_ramp(dT+δ)

v′_con(T+dT+δ)＝v_ramp(T+dT-δ) (9)

S24、对1-周期及2-周期态关系式中v_d(t)做傅里叶级数分解，得到1-周期及2-周期下输入电压V_in与占空比d之间的关系：

1-周期态：

式中，w_s＝2π/T，c₁₀＝[v′_con(t)]_ave＝dV_inG(0)；

2-周期态：

S25、使式(11)中δ→0，得到输入电压分岔点：

考虑到G(s)为低通滤波器，将上式分母近似为一次项分量，则有：

S26、由步骤S23得到，通过改变v_ramp的取值范围改变分岔点；并且，改变G(s)中参数同样改变分岔点，故模糊时间延时反馈控制方法能够将Buck变换器控制到稳定状态；实现方法是修改G₂(s)参数，即通过选取k₂和τ的值，来增大分岔点，抑制混沌的出现，从而扩宽电压的稳定范围。