[发明专利]一种基于降阶自抗扰策略的双向buck-boost变换器控制方法

权利要求书

1.一种基于降阶自抗扰策略的双向buck-boost变换器控制方法，其特征在于：包括，

S1：采样双向buck-boost变换器输出电压u_C，经外环自抗扰控制器中的扩张状态观测器后与经跟踪微分器的参考输出电压值进行比较，得到误差，所述S1中采用降阶策略的自抗扰控制器设计过程的步骤包括：建立双向buck-boost变换器数学模型，构建占空比到电感电流的传递函数降阶表达式，构建电压外环、电流内环传递函数降阶表达式，设计非线性控制律，设计扩张状态观测器，设计跟踪微分器，所述设计扩张状态观测器的步骤包括有：

采用三阶线性扩张状态观测器估算控制对象的状态量，即：

式(12)中，b为控制对象中的控制量放大系数，β₀₁、β₀₂、β₀₃为增益系数，z₁、z₂、z₃为观测器的输出量，y为被观测量的实际值，

周期与T_s保持一致，降阶后电压外环控制对象的控制量放大系数为：

b₀＝u_sf_s/(Cu_C) (13)

令u_s为96V、u_C为250V，b₀代替b为：

所述设计跟踪微分器的步骤有：

二阶跟踪微分器采用最速反馈函数式，即：

式(15)中，v为跟踪微分器的输入，v₁、v₂为跟踪微分器的输出量，r_T为跟踪微分器的加速因子，为跟踪微分器的滤波因子，为周期，

所述滤波因子用于滤除输入噪声，通过将滤波因子替换成控制周期并与T_s保持一致，

所述跟踪微分器的加速因子与过渡过程时间有关，即：

结合实际过渡过程的时间需求与仿真测算，选取过渡过程时间T₀为加速因子相应取值为：

S2：所述误差经所述外环自抗扰控制器中的非线性控制律，并补偿扩张状态观测器中的外部扰动信号，得到内环电流参考值i_{L_ref}；

S3：所述内环电流参考值i_Lref经内环模型预测控制处理后得到PWM占空比d，进而用于驱动开关管工作。

2.根据权利要求1所述的基于降阶自抗扰策略的双向buck-boost变换器控制方法，其特征在于：所述建立双向buck-boost变换器数学模型的步骤包括：

采用互补导通PWM控制模式的双向buck-boost变换器平均值数学模型为：

对相关变量进行小信号扰动后得到：

其中，U_C、I_L、U_S、D、I_load分别为输出电压U_C、电感电流I_L、输入电压U_S、PWM占空比d、负载电流i_load的平均值，分别为u_C、i_L、u_s、d、i_load的扰动量,L为电感值，C为电容值。

3.根据权利要求2所述的基于降阶自抗扰策略的双向buck-boost变换器控制方法，其特征在于：所述建立双向buck-boost变换器数学模型的步骤还包括有：

忽略二次及以上扰动项后得到双向buck-boost变换器线性化模型为：

4.根据权利要求1～3任一所述的基于降阶自抗扰策略的双向buck-boost变换器控制方法，其特征在于：所述构建占空比到电感电流的传递函数降阶表达式的步骤包括有：

对式(3)进行拉氏变换,整理后得到占空比到电感电流的传递函数：

忽略其常数项后得到一阶表达式：