[发明专利]降压型DC-DC变换器系统的输出反馈电压控制方法

摘要

本发明属于电力电子控制技术领域，具体地讲涉及降压型DC‑DC变换器系统的输出反馈电压控制方法，包括以下步骤：基于降压型DC‑DC变换器系统的数学模型，得到降压型DC‑DC变换器系统的动态空间表达式，进而求得降压型DC‑DC变换器系统的误差动态方程；对降压型DC‑DC变换器系统进行时间尺度坐标变换；对坐标变换后的降压型DC‑DC变换器系统进行输出反馈控制器设计，基于有限时间观测器对降压型DC‑DC变换器系统进行输出反馈控制器设计。本发明的快速电压控制方法减少了电压的调节时间，提高了降压型DC‑DC变换器系统的鲁棒性。

主权项

1.降压型DC‑DC变换器系统的输出反馈电压控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，基于降压型DC‑DC变换器系统的数学模型，得到降压型DC‑DC变换器系统的动态空间表达式，进而求得降压型DC‑DC变换器系统的误差动态方程；S2，对降压型DC‑DC变换器系统进行时间尺度坐标变换；S3，对变换后的降压型DC‑DC变换器系统进行输出反馈控制器设计，基于有限时间观测器对降压型DC‑DC变换器系统进行输出反馈控制器设计；所述步骤S1包括如下步骤：S11，基于降压型DC‑DC变换器系统的数学模型，得到降压型DC‑DC变换器系统的动态空间表达式为：其中V_i是降压型DC‑DC变换器系统的输入电压，V_o是降压型DC‑DC变换器系统的输出电压，是对V_o求导；L、C、R分别为降压型DC‑DC变换器系统的电感、电容和负载电阻，i_L是降压型DC‑DC变换器系统的电感电流，是对i_L求导；μ(t)是降压型DC‑DC变换器系统的控制输入,且μ(t)∈[0,1]；S12，令输出电压误差x₁(t)＝V_r‑V_o，得到降压型DC‑DC变换器系统的误差动态方程为：其中V_r为参考输出电压，是对x₁(t)求导，是对x₂(t)求导；所述步骤S2包括如下步骤：S21，定义t＝Ns，t、s均为自变量，N为变换系数，0＜N＜1,对降压型DC‑DC变换器系统进行时间尺度坐标变换，表示如下：其中，p₁(s)为x₁(t)时间尺度坐标变换后的函数，p₂(s)为x₂(t)时间尺度坐标变换后的函数，u(s)为μ(t)时间尺度坐标变换后的函数；S22，经时间尺度坐标变换后，降压型DC‑DC变换器系统的误差动态方程表示如下：其中，分别表示对p₁(s)和p₂(s)求导；所述步骤S3包括如下步骤：S31，定义τ是一个任意偶数与奇数的比值，且满足τ∈(‑1/2,0)，其中r₂＝1+τ，r₃＝1+2τ，存在常数λ₁＞0,λ₂＞0,使得下列不等式成立：针对无电流传感器的情况，即电路中电感电流值无法通过相应传感器获得，设计基于状态观测器的输出反馈控制器，经过时间尺度坐标变换后的降压型DC‑DC变换器系统的输出反馈控制器可设计为：其中β₁，β₂分别是正的增益，分别表示p₁(s)和p₂(s)的观测器，分别表示对和求导，表示u(s)的估计值；S32,针对无电流传感器的情况，根据公式(1)和公式(2)，实际的降压型DC‑DC变换器系统的输出反馈控制器设计为：其中分别为x₁(t)和x₂(t)的估计值，分别表示对和求导，l₁、l₂均表示正增益，输出反馈控制器通过调节参数β₁，β₂，l₁、l₂来获取最佳的控制效果。