[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

说明书

本发明公开了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，针对于带恒功率负载的升压系统的稳定性降低以及受到扰动时的暂态性能变差等问题，选取交错并联Boost变换器作为连接输入源与负载的功率变换器，电流内环设计采用微分平坦控制，依据系统的状态方程得到了开关控制律，并对电流误差的调节参数提供了合理的选取依据；电压外环设计采用全局快速终端滑模控制，根据滑动模态确定了各相电感电流参考值，并且滑模控制律中不含切换函数，降低了参数调整的难度；本发明所设计控制器的控制策略不仅保证了恒功率系统的稳态运行，而且在满足快速性要求的同时增强了鲁棒性。

技术领域

本发明属于变换器技术领域，具体涉及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。

背景技术

随着温室效应及能源消耗等问题日益严重，采取将煤炭等化石能源向太阳能、风能、燃料电池等一次能源过渡的措施，逐步实现低碳。其中，一次能源具有清洁、可再生等优点，但是其输出电压偏低且易波动，为匹配负载与输入源的稳定运行需要经过升压变换器接入直流母线。高增益Boost变换器、交错型Boost变换器(Interleaved Boost Converter，IBC)、双输入Boost变换器等功率变换器具有减小输出纹波、提高变换器效率等优点而广泛应用。其中，交错并联变换器控制适用于大功率、高精度、低输出纹波的供电场合，并联技术将总电源分为若干电源模块，减小了功率器件的开关损耗，交错技术将N个开关模块分别以1/N个周期相位延时，可以减小输出纹波。

如图1所示为直流微电网结构，直流微电网由输入源、功率变换器以及负载构成，其中负载包括通过变换器接入直流母线的恒功率负载(Constant Power Load，CPL)以及直接与母线电压相接的阻性负载(Constant Resistance Load，CRL)。恒功率负载表现为负阻抗特性(即Δv_dc/Δi_o＜0)，会降低系统运行的稳定性。除此之外，升压DC-DC变换器暂态数学模型存在的右半平面零点，导致输出电压产生的负调现象会降低系统暂态性能。因此研究能够提升带恒功率负载的升压系统稳定性和暂态性能的控制方法尤为重要。