Buck变换器的电压电流双闭环终端滑模控制

王艳敏,　曹雨晴,　夏红伟

(1.哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院, 黑龙江 哈尔滨 150001；2.哈尔滨工业大学 航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001)



Buck变换器的电压电流双闭环终端滑模控制

王艳敏1,曹雨晴2,夏红伟2

(1.哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院, 黑龙江 哈尔滨 150001；2.哈尔滨工业大学 航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001)

针对传统单闭环线性滑模控制Buck变换器中存在的响应速度慢、稳态精确度低等问题，提出一种电容电压/电感电流双闭环终端滑模控制方法。考虑负载电阻未知情况，设计负载估计器，限制负载电流在额定范围内以实现过流保护；基于基尔霍夫定律建立Buck变换器在开关导通和关断两种情况下的统一微分方程模型。针对外环电容电压环和内环电感电流环，分别设计终端滑模控制器和线性滑模控制器以满足其不同的控制性能要求，实现电容和电感非线性器件的瞬态性能控制，并在有限时间内输出期望的直流电压。基于滑模存在条件，推导出保证Buck变换器在开关导通和关断两种情况下的统一稳定条件。与传统单闭环线性滑模控制方法的仿真对比证明所提控制方法的有效性和可行性。

滑模控制；终端滑模控制；Buck变换器；双闭环控制；有限收敛

0　引　言

直流变换器(DC-DC Converter)作为一种将固定直流电压降压为可变直流电压的电力电子设备，属于一类包含开关特性的变结构系统。大量的研究证明滑模控制(sliding mode control,SMC)已成为直流变换器一种有效而应用前景广阔的鲁棒控制方法[1]，其继电控制特性与直流变换器具有强适应性；……