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1、一种新型微分平坦无极灯镇流器的研究摘要：为了改善无极灯的效率和性能，设计一种基于微分平坦理论控制的无极灯镇流器。通过引入微分平坦理论，使用李雅普诺夫稳定性原理设计出控制策略,既可以保证系统的稳走性与可靠性，还可以提高系统的效率。该文分析了Boost升压变换器的微分平坦性”构造了李雅普诺夫能量函数及确定其控制规律，分析了控制策略的可行性与正确性。最后，基于DSP2812制作了一台100W的实验样机z实验结果表明z基于微分平坦控制理论设计的控制系统具有稳定性好、调节能力快以及效率高等优点。关键词：微分平坦理论
2、；稳走性原理；无极灯镇流器；李雅普诺夫函数Abstract:Inordertoimprovetheefficiencyandperformaneeoftheelectrodelesslight,anelectrodeless?lightballastbasedonthetheoryofdifferentialflatnesscontrolwasdesigned.Thecontrolstrategywasdesignedbyintroducingthetheoryofdifferentialflatness
3、andusingtheLyapunovstabilityprinciple,whichcanensurethesystemstabilityandreliability,andimprovethesystemefficiency.InthispaperzthedifferentialflatnessofBoostconverterisanalyzed,Lyapunovenergyfunctionisconstructedanditscontrolstrategyisdetermined,andthefea
4、sibilityandcorrectnessofthecontrolstrategyareanalyzed.Anexperimentalprototypewith100WwasdevelopedbasedonDSP2812.Theexperimentalresultsshowthatthecontrolsystembasedonthetheoryofdifferentialflatnesshastheadvantagesofgoodstability,fastadjustmentandhigheffici
5、ency.Keywords:theoryofdifferentialflatness;stabilityprinciple;electrodeless?lightballast;Lyapunovfunction0引言无极灯因其光效高、寿命长、高显色、环保等优点被广范应用于城市亮化、泛光照明、隧道、照明下水灯等照明领域，尤其适用于高危或维护费用高等重要场合。节能环保的无极灯与LED灯成为继HID灯后新型第四代照明光源［1?4］。但是无极灯也因其成本、电磁干扰、散热和可靠性差的问题，制约其发展与应用。微分平坦
6、理论的提岀⑸，为电力电子系统非线性控制提供了一个良好的选择。文献［6］表明如果一个系统是微分平坦系统，那么这个系统可以等效为一个线性可控系统；文献⑺的研究表明，三相电压源变换器(VSC)是微分平坦系统，且运用非线性的控制方法是最自然的、最合适的，因为它可以直接补偿系统的非线性特性而不需要一个线性的近似值去补偿；文献［8］提出李雅普诺夫稳定性理论与微分平坦控制相结合导岀控制规律，使得控制系统的鲁棒性、稳定性、动态响应能力和抗干扰性能得到提高；文献［9］研究成果表明应用微分平坦理论控制的三相逆变器具有更好的鲁
7、棒性和动态性能。为了获得更高的效率和综合性能，无极灯镇流器主电路采用传统升压电路,结合微分平坦控制策略与李雅普诺夫理论,推导微分平坦升压电路控制规律，搭建输入功率负反馈系统。仿真与实验结果表明基于微分平坦升压控制策略搭建的无极灯镇流器具有稳定性好、快速调节、高效等优点。1微分平坦控制理论微分平坦理论的控制方法是一种非线性控制方法。微分平坦控制定义如下:如果在微分平坦系统中可以找到一组输出变量y（平坦输出），使其不通过任何积分运算就可以决定所有状态变量x和控制变量u,满足:[y二①（x,u,u,zu（I））
8、x二cp（y,y,,y（r））u二屮（yzyz,u（D）]（1）则此系统属于微分平坦系统。一般控制变量维数大于输出变量维数,输入变量维数大于输出变量维数。由式（1）可知微分平坦理论的一个重要性质z即状态变量x和控制变量u可以根据平坦输出y及其有限阶微分直接给出”而不需要通过求解微分方程。如图1所示为基于微分平坦理论设计的系统控制框图。2控制系统的数学模型2.1系统的建模与微分平坦性如图2所示为微分平坦升压主电路拓扑结构，通过对
