恭喜陜西理工大學皇金鋒獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜陜西理工大學申請的專利基于微分平坦的直流微電網交錯并聯變換器的控制器設計方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114937986B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-16發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210754649.7,技術領域涉及:H02J1/10;該發明授權基于微分平坦的直流微電網交錯并聯變換器的控制器設計方法是由皇金鋒;楊藝設計研發完成,并于2022-06-30向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于微分平坦的直流微電網交錯并聯變換器的控制器設計方法在說明書摘要公布了:本發明公開了基于微分平坦的直流微電網交錯并聯變換器的控制器設計方法,針對于帶恒功率負載的升壓系統的穩定性降低以及受到擾動時的暫態性能變差等問題,選取交錯并聯Boost變換器作為連接輸入源與負載的功率變換器,電流內環設計采用微分平坦控制,依據系統的狀態方程得到了開關控制律,并對電流誤差的調節參數提供了合理的選取依據;電壓外環設計采用全局快速終端滑模控制,根據滑動模態確定了各相電感電流參考值,并且滑模控制律中不含切換函數,降低了參數調整的難度;本發明所設計控制器的控制策略不僅保證了恒功率系統的穩態運行,而且在滿足快速性要求的同時增強了魯棒性。
本發明授權基于微分平坦的直流微電網交錯并聯變換器的控制器設計方法在權利要求書中公布了:1.基于微分平坦的直流微電網交錯并聯變換器的控制器設計方法,其特征在于,具體包括以下步驟:步驟1:交錯并聯Boost變換器建模步驟2:電壓外環控制器設計采用全局快速終端滑模以電容能量函數設計電壓外環,不僅保證系統在有限時間內迅速收斂到平衡狀態,而且該控制不含切換項,降低了滑模參數調整的復雜度;步驟2具體為:采用電容能量構造滑模面,設電容能量函數為: 2式(2)中,為電容兩端的電壓信號,C為交錯并聯Boost變換器的電容C;當電壓外環系統穩定跟隨能量函數參考值時,母線電壓跟蹤參考電壓,穩態情況下各參數存在關系為: 3式(3)中,、分別為電感、的電流信號,、分別為開關元件、的導通占空比;結合式1~3得: 4式(4)中,為輸入電壓信號,為電容兩端的電壓信號,為負載側電流;令,,,電壓外環系統模型表示為: 5式(5)中:,,為電壓環控制量且;電壓外環系統的全局快速終端滑模面s設計為 6式(6)中:為滑模面自變量且,α、β為正數,c滿足0c1;對式6求導得趨近運動表達式為 7考慮到式7建立的電壓外環模型,在趨近階段上經等效控制得到外環控制律為: 8當系統到達并維持在滑模面s時滿足s=0,此時由式6得 9;步驟3:電流內環控制器設計;采用微分平坦理論以電感電流誤差設計電流內環,保證電感電流快速、精確跟隨參考軌跡,并對電流誤差參數進行合理設計;步驟3具體為:電流內環采用微分平坦控制,從而保證電感電流平坦輸出并迅速跟隨電流的參考值,兩相交錯Boost變換器在穩態均流時,各相電感電流存在下列關系 12式(12)中:分別為的參考值;根據內環電感電流平坦輸出的設計需求,選取電感電流作為平坦輸出量和狀態變量xc,即 13式(13)中:為關于的映射函數;根據式1和式13可得,平坦輸出量及其導數構成的輸入變量的表達式為 14式(14)中:為關于的映射函數;式13及式14滿足系統的平坦性要求,并且由平坦輸出量易得平坦輸出的參考軌跡,當精準跟隨其參考軌跡時,與間的偏差以及偏差的導數、積分項存在下列關系: 15式(15)中:、為反饋增益矩陣;將控制對象等效為二階系統來消除穩態誤差,則電流內環系統閉環傳遞函數為: 16式(16)中,為二階系統的阻尼比,為自然頻率;聯立式15和式16得 17式(17)中:;因此,由式17得 18聯立式15和式18得,平坦輸出變量的微分項為 19。
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