[发明专利]适用于九开关变换器的滑模控制方法

摘要

本发明提供一种适用于九开关变换器的滑模控制方法：通过对输出电流及中点对地电压取样，再将电压电流取样信号与其对应的指令值通过运算得到滑模面后送入滑模控制系统，并依滑模轨迹的状态给出相应的驱动信号控制九个开关管开关，使滑模轨迹始终收敛于滑模面，最终使九开关变换器输出的两组三相正弦电流可直接跟踪给定。本发明以输出电流为被控对象，与脉冲宽度调制、空间矢量脉冲宽度调制等电压型调制策略相比控制方法更加简单，具有稳态精度高、动态响应快的优点。

主权项

1.一种适用于九开关变换器的滑模控制方法，包括如下步骤： 第1步根据九开关变换器的工作模式计算九开关变换器正常工作所需要的最小直流电压； 第2步霍尔电流传感器对九开关变换器的上变换器Inv-1的A相输出电流i_a1、B相输出电流i_b1，下变换器Inv-2的A相输出电流i_a2、B相输出电流i_b2取样，霍尔电压传感器对九开关变换器上变换器Inv-1的中点N₁对地的电压v_N1及下变换器Inv-2的中点N₂对地的电压v_N2取样； 第3步按照公式I计算九开关变换器滑模控制所需要的误差变量x_ai、x_bi、x_Ni，公式I中，x代表误差变量，i＝1表示计算结果为上变换器Inv-1的A相、B相或母线N的误差变量，i＝2表示计算结果为下变换器Inv-2的A相、B相或母线N的误差变量，*上标表示预先设定的相应变量的指令值；t表示系统绝对时间； 公式I第4步依照公式II构建九开关变换器滑模控制需要的滑模面函数S_ai、S_bi、S_Ni，公式II中，S代表滑模面函数，i＝1表示计算结果为上变换器Inv-1的滑模面函数，i＝2表示计算结果为下变换器Inv-2的滑模面函数；L_i为负载电感，其中，L₁代表上变换器Inv-1支路负载电感；L₂代表下变换器Inv-2支路负载电感； 公式II第5步当S_a1大于滞环带宽B_h1并且S_a2大于滞环带宽B_h2时，控制开关管Q₁和Q₂开通，Q₃关断；当S_a1小于负的滞环带宽-B_h1并且S_a2小于负的滞环带宽-B_h2时，控制开关管Q₁关断，Q₂和Q₃开通；当S_a1大于滞环带宽B_h1并且S_a2小于负的滞环带宽-B_h2时，控制开关管Q₁和Q₃开通，Q₂关断；特别地，当S_a1小于负的滞环带宽-B_h1并且S_a2大于滞环带宽B_h2时，控制开关管Q₁和Q₃关断，Q₂开通，并且此时c_N1^*和v_N2^*的取值应满足公式III的约束；公式III中，R₁、R₂表示Inv-1与Inv-2的负载电阻，e_a1、e_a2表示A相负载反电动势，表示的导数，表示的导数；公式III当S_b1大于滞环带宽B_h1并且S_b2大于滞环带宽B_h2时，控制开关管Q₄和Q₅开通，Q₆关断；当S_b1小于负的滞环带宽-B_h1并且S_b2小于负的滞环带宽-B_h2时，控制开关管Q₄关断，Q₅和Q₆开通；当S_b1大于滞环带宽B_h1并且S_b2小于负的滞环带宽-B_h2时，控制开关管Q₄和Q₆开通，Q₅关断；特别地，当S_b1小于负的滞环带宽-B_h1并且S_b2大于滞环带宽B_h2时，控制开关管Q₄和Q₆关断，Q₅开通，并且此时v_N1^*和v_N2^*的取值应满足公式IV的约束；公式IV中，e_b1、e_b2表示B相负载反电动势，表示的导数，表示的导数；公式IV当S_c1大于滞环带宽B_h1并且S_c2大于滞环带宽B_h2时，控制开关管Q₇和Q₈开通，Q₉关断；当S_c1小于负的滞环带宽-B_h1并且S_c2小于负的滞环带宽-B_h2时，控制开关管Q₇关断，Q₈和Q₉开通；当S_c1大于滞环带宽B_h1并且S_c2小于负的滞环带宽-B_h2时，控制开关管Q₇和Q₉开通，Q₈关断；特别地，当S_c1小于负的滞环带宽-B_h1并且S_c2大于滞环带宽B_h2时，控制开关管Q₇和Q₉关断，Q₈开通；并且此时v_N1^*和v_N2^*的取值应满足公式V的约束； 公式V中，e_c1、e_c2表示C相负载反电动势。 公式V。