[发明专利]基于微分平坦的直流微电网交错并联变换器的控制器设计方法

权利要求书

1.基于微分平坦的直流微电网交错并联变换器的控制器设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：交错并联Boost变换器建模

交错并联Boost变换器模型包括电容C，电容C上分别并联有阻性负载R和恒功率负载，电容C上还分别并联有支路a和支路b，支路a包括依次连接的功率开关管S₁和二极管D₁，功率开关管S₁和二极管D₁分别连接在电容C两端，功率开关管S₁和二极管D₁之间串联有输入电压，功率开关管S₁与电容C的连接端还与输入电压连接，支路b包括依次连接的功率开关管S₂和二极管D₂，功率开关管S₂和二极管D₂分别连接在电容C两端，功率开关管S₂和二极管D₂之间串联有输入电压，功率开关管S₂与电容C的连接端还与输入电压连接，S₁、S₂为功率开关管，二者相位相差180°导通；

步骤2：电压外环控制器设计

采用全局快速终端滑模以电容能量函数设计电压外环，不仅保证系统在有限时间内迅速收敛到平衡状态，而且该控制不含切换项，降低了滑模参数调整的复杂度；

步骤3：电流内环控制器设计

采用微分平坦理论以电感电流误差设计电流内环，保证电感电流快速、精确跟随参考轨迹，并对电流误差参数进行合理设计。

2.根据权利要求1所述的基于微分平坦的直流微电网交错并联变换器的控制器设计方法，其特征在于，步骤1中基于状态空间平均法获得交错并联Boost变换器系统数学模型为

式(1)中：v_in为输入电压信号，v_o为电容两端的电压信号，i_o为负载侧电流，P_CPL为恒功率负载的功率值，i_L1、i_L2分别为电感L₁、L₂的电流信号，u₁、u₂分别为开关元件S₁、S₂的导通占空比，且u₁＝u₂。

3.根据权利要求2所述的基于微分平坦的直流微电网交错并联变换器的控制器设计方法，其特征在于，步骤2具体为：

采用电容能量构造滑模面，设电容能量函数为：

当电压外环系统稳定跟随能量函数参考值y_vref时，母线电压跟踪参考电压v_oref，稳态情况下各参数存在关系为：

结合式(1)～(3)得：

令e＝y_vref-y_v，x₂＝e，电压外环系统模型表示为：

式(5)中：f(x)＝i_ov_o，g(x)＝-2v_in，u_v为电压环控制量且u_v＝i_Lref；

电压外环系统的全局快速终端滑模面s设计为

式(6)中：s₀为滑模面自变量且s₀＝x₁，α、β为正数，c满足0＜c＜1；

对式(6)求导得趋近运动表达式为

考虑到式(7)建立的电压外环模型，在趋近阶段上经等效控制得到外环控制律为：

当系统到达并维持在滑模面s时满足s＝0，此时由式(6)得