定频滑模控制三电平Buck变换器研究

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1、研究与开发定频滑模控制三电平Buck变换器研究罗怀黄子珍单国栋(广西电网公司柳州供电局，广西柳州545000)摘要三电平Buck(BuckTL)变换器可以降低开关管的电压应力，提高电感电流的脉动频率以减小滤波器的尺寸。本文基于电压解耦控制方法，建立BuckTL变换器的飞跨电容电压环小信号模型和输出电压外环的定频滑模控制模型，然后分别对其控制器进行设计。通过计算机仿真证明了理论分析的正确性和有效性。关键词：定频；三电平Buck；飞跨电容；滑模控制ResearchonSlidingModeControlledThreeLevelBuckConvert

2、erwithFixed-frequencyLuoHuaiHuangZizhenShanGuodong(LiuzhouPowerSupplyBureauofGuangxiPowerGridCorporation，Liuzhou，Guangxi545000)AbstractThethree．1evelbuckconvertercanreducethevohagestressofswitch，doubletheeffectiveswitchingfrequencyanddecreasethesizeoffilter．Thesmall—signalmod

3、elofflyingcapacitorvoltagecontrolandtheconstantfrequencyslidingmodecontrolledofoutputvoltagecontrolareestablishedbythemethodofvoltagedecouplingcontrolstrategy．Thenthecompensationnetworksaredesigned．Atlast，thesimulationresultsshowthecorrectnessoftheoreticalanalysisandtheeffect

4、ivenessofcontrolstrategy．Keywords：fixed--frequency；three·-levelbuckconverter；flyingcapacitor；slidingcontrol随着智能电网的发展，越来越多的电力电子设件对建立的闭环系统进行了仿真验证，仿真结果表备接入电力系统，对变换器的研究也越来越深入。明理论分析的正确性。多电平变换器具有非常多的优点，它可以降低开关l三电平Buck变换器建模管的电压应力，增大电感电流的脉动频率，进而便于滤波环节的设计和集成。多电平变换器非常适合三电平Buck变换器主电路拓扑如

5、图1所示。于高输入电压中大功率应用场合LlJ。另外，随着非线性理论的发展，许多新的控制方法陆续应用于电力电子变换器中。这些新的控制方法与传统的控制方法有很大的区别。在动态性能琶方面也有出色的表现。图1BuckTL变换器主电路滑模控制因具有卓越的鲁棒稳定性和瞬态响应为了方便建模，忽略寄生参数的影响。当占空特性，被广泛运用于非线性控制系统，特别是具有比D>0．5时，可以将变换器等效成如图2所示的电开关特性的变结构系统【2】。传统的滑模控制是基于路。滞环调节器的调节，当负载或者输入电压发生变化时，开关频率会发生变化，增加了滤波器的设计难度。本文通过详细

6、的公式推导，建立了定频滑模控亚制的BuckTL变换器电压外环的模型。给出了滑模面的选择和滑模控制器的设计方法。运用Saber软图2D>0．5时的等效电路图40f嘲l

7、l藏撤2015~1期研究与开发本文的控制变量选择如下]：』【Ss0十=l，T+．，TBvs0十+TD<0(7)—．．．．．．．．．．．。，．．．．．．=，．．．．．．．．．．．．．L_加_=t，TAx+JTBv+．，TD>0sf—PVo]●●●●●，●J将／．t=1，<0；=0，>0分别代入上式的lI(f—PVo)出表达式可以得到『(。f一／~vo)dt譬<讽击LfCf~：3<式中：

8、XI、X2和X3为电压误差、电压误差变化率和1flLf电压误差的积分，为反馈网络的系数，。f为输出一2<一——f—a—2l1，0)+<1电压的参考电压。vg当飞跨电容电压稳定在Vg／2时，由BuckTL变(9)换器的等效电路可得最后变换成占空比为0．5

9、cf卧20Cf2Lf当Q1和Q2的占空比D1和D2保持相等且为交10000错控制，飞跨电容电压会自动稳定在／2，这就是飞跨电容电压的自动