基于滑模控制的逆变电源系统研究

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1、９８西安理工大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（２０１３）Ｖｏｌ．２９Ｎｏ．１文章编号：１００６４７１０（２０１３）０１００９８０５基于滑模控制的逆变电源系统研究桑智强，李敏远（西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西西安７１００４８）摘要：由于逆变电源的非线性特性，采用常规控制法会使参数变化敏感、带载波形畸变严重以及负载突变时动态响应速度减慢。针对上述缺点本研究采用基于给定三角波的滑模变结构控制，通过建立系统的变结构模型、选择切换面函数和控制率分

2、析滑模域，引用李导数分析滑模运动存在的条件，用定频控制削弱抖振。实验证明了该控制方法的有效性。关键词：逆变电源；滑模控制；李导数；定频中图分类号：ＴＭ４６４文献标志码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＩｎｖｅｒｔｅｒＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＳｌｉｄｉｎｇＭｏｄｅＣｏｎｔｒｏｌＳＡＮＧＺｈｉｑｉａｎｇ，ＬＩＭｉｎｙｕａｎ（ＦａｃｕｌｔｙｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４８，

3、Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｗｉｎｇｔｏｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒｐｏｗｅｒ，ｔｈｅａｄｏｐｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｃａｎｍａｋｅｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｂｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅ，ｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｗａｖｅｆｏｒｍｂｅｃｏｍｅｓｅｒｉｏｕｓｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｅｄｂｅｃｏｍｅｓｌｏｗｗｈｅｎｔｈｅｌｏａｄｓｍｕｔａｔｅｓ．Ｗｉｔｈａｎａｉｍａｔｔ

4、ｈｅａｂｏｖｅｄｅｆｅｃｔｓ，ｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈａｄｏｐｔｓｔｈｅｓｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅｖａｒｉａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｇｉｖｅｎｔｒｉａｎｇｌｅｗａｖｅ．Ｔｈｅｓｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅａｒｅａｉｓａｎａｌｙｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆｔｈｅｖａｒｉａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｗｉｔｃｈｓｕｒｆａｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｒａｔｅ．ｃｈａｎ

5、ｇｅ，ｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓｌｏｗ，ｕｓｅａｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｒｉａｎｇｌｅｏｆｇｉｖｅｎｗａｖｅｓｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅｃｏｎｔｒｏｌ．Ｔｈｒｏｕｇｈｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇｔｈｅｖａｒｉａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｃｈｏｏｓｉｎｇｔｈｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｒａｔｅ．Ｌｉｅｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｉｓｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅｍｏｖ

6、ｅｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｆｉｘｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓｕｓｅｄｔｏｗｅａｋｅｎｔｈｅｃｈａｔｔｅｒｉｎｇ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｉｓｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｖｅｒｔｅｒｐｏｗｅｒ；ｓｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅｃｏｎｔｒｏｌ；Ｌｉｅｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ；ｆｉｘｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙ逆变器在工作过程中受开关量的控制，在两个拓文献［１］、［３］采用滞环控制来削弱滑模控制的抖扑之间来回变化，具有周期性的变结构特性，常规的振，即

7、在滑模控制面的两侧增加宽度为δ的滞环，通控制方法都忽略了这一特性，使得其带负载的能力减过加大滑模运动的行程来限制穿越频率。但滞环控［１３］弱，输出电压波形畸变严重，动态特性较差。逆变制会产生变化的开关频率，给滤波电路的设计带来器本质上属于非线性系统，滑模变结构控制与常规控麻烦，在高要求输出的逆变电源中不宜采用。制方法的区别在于控制的不连续性，即随时间变化的定频控制能固定开关器件的工作频率，稳定滑开关特性，因此该方法对逆变器是适用的。模控制的工作点，使抖振得以削弱，为此采用了基于滑模控制的实现要选

8、取适宜的滑模面函数，设给定三角波的滑模控制（ＳＭＣ－ＲＴＷ），并用实验验置好控制率。滑模控制属于受限控制，滑模面函数证了这一控制方法的良好效果。的选择至关重要，它决定了滑动模态的存在性、滑模１系统模型及滑模控制分析面的可达性、滑模运动的稳定性以及系统的动态效果。由于滑模控制的固有抖振会使系统的鲁棒性和文献［４］给出了典型的单相逆变电源系统示意［２３］动态性能降低，严重时还会影响系统的稳定。图。主电路包括逆变桥、逆变变压器、滤波电路和负收稿日期：２０１２１０１５作者简介：桑智强