电力电子变换器的滑模控制技术与实现PDF电子书下载

第1章 滑模控制基础 1

1.1 简介 1

1.2 基本理论 1

1.3 滑模运动的性质 3

1.3.1 理想控制 3

1.3.2 实际限制因素和抖振 3

1.3.3 恒动态 4

1.3.4 准滑模控制 4

1.4 数学描述 4

1.4.1 到达条件 5

1.4.2 存在条件 6

1.4.3 稳定性条件 6

1.4.4 具有线性滑动流形的系统 7

1.4.5 具有非线性滑动流形的系统 7

1.5 等效控制 9

1.6 各种实现方法 10

1.6.1 继电器和正负号函数 10

1.6.2 滞环函数 11

1.6.3 等效控制函数 11

第2章 电力电子变换器及其控制综述 13

2.1 介绍 13

2.2 基本DC-DC变换器 13

2.3 DC-DC变换器的工作模式 14

2.4 控制概述 15

2.5 影响控制性能的因素 15

2.5.1 开关频率 15

2.5.2 储能元件 16

2.5.3 控制增益 16

2.6 通用控制技术 18

2.6.1 滞环控制器 18

2.6.2 脉冲宽度调制控制器 19

2.6.3 设计方法 20

2.6.4 小信号模型和补偿存在的问题 21

2.7 各种新型控制方法 21

2.7.1 自适应控制 21

2.7.2 模糊逻辑控制 22

2.7.3 人工神经网络控制 22

2.7.4 单周控制 22

2.7.5 滑模控制 23

第3章 电力电子变换器的滑模控制 24

3.1 介绍 24

3.2 文献综述 24

3.2.1 早期文献 24

3.2.2 高阶变换器 24

3.2.3 并联变换器 25

3.2.4 理论性文献 25

3.2.5 应用性文献 26

3.2.6 定频滑模控制器 27

3.2.7 附注 27

3.3 滑模控制在DC-DC变换器中应用的特性 28

3.3.1 滑模控制实现的一般性原理 29

3.3.2 电力电子变换器的恒动态 30

3.3.3 电力电子变换器的准滑模控制 30

3.3.4 基于滞环调制的常规实现方法 30

3.4 电力电子变换器中的定频滑模控制器 31

3.4.1 基于脉冲宽度调制的滑模控制器 32

3.4.2 占空比控制 32

3.5 几条设计准则 33

3.6 模拟实现方法的实际问题 35

第4章 基于滞环调制的滑模控制器 37

4.1 介绍 37

4.2 理论推导 37

4.2.1 降压变换器的数学模型 37

4.2.2 理想滑模电压控制器的设计 38

4.2.3 实际滑模电压控制器的设计 41

4.3 标准设计过程 46

4.3.1 标准SMVC变换器模型 46

4.3.2 设计步骤 46

4.4 实验结果 48

4.4.1 设计方程的验证 49

4.4.2 稳态性能 51

4.4.3 负载变化 52

4.4.4 输入电压变化 53

4.4.5 α变化 54

4.4.6 ESR变化 57

4.5 进一步讨论 58

4.5.1 优点 58

4.5.2 缺点 58

4.5.3 可行的解决方法 58

第5章 基于滞环调制的自适应滑模控制器 60

5.1 介绍 60

5.2 常规滞环滑模控制器的分析 60

5.2.1 数学模型 60

5.2.2 存在的问题 61

5.2.3 可行的解决方法 64

5.3 自适应前馈控制策略 64

5.3.1 理论 64

5.3.2 实现方法 66

5.4 自适应反馈控制策略 67

5.4.1 理论 67

5.4.2 实现方法 68

5.5 实验结果与讨论 68

5.5.1 输入电压变化 70

5.5.2 负载变化 74

附注 77

第6章 连续导电模式电力电子变换器PWM滑模控制器的一般设计方法 78

6.1 介绍 78

6.2 研究背景 78

6.3 设计方法 79

6.3.1 系统建模 79

6.3.2 控制器设计 82

6.3.3 附注 85

6.4 仿真结果与讨论 88

6.4.1 降压变换器 88

6.4.2 升压变换器 91

6.4.3 升降压变换器 94

第7章 断续导电模式电力电子变换器PWM滑模控制器的一般设计方法 99

7.1 介绍 99

7.2 DCM变换器的状态空间模型 99

7.3 设计方法 101

7.3.1 系统建模 101

7.3.2 控制器设计 103

7.4 仿真结果与讨论 109

7.4.1 降压变换器 109

7.4.2 升压变换器 113

7.4.3 升降压变换器 117

7.5 DCM滑模控制的其他应用：混合双工作模式控制器 123

7.5.1 背景知识 123

7.5.2 控制器结构 124

7.5.3 仿真结果与讨论 125

第8章 电力电子变换器PWM滑模控制器的设计和实现 129

8.1 介绍 129

8.2 降压变换器的PWM滑模电压控制器 129

8.2.1 数学模型 129

8.2.2 考虑设计参数后的存在条件 130

8.2.3 选择滑动系数 131

8.2.4 控制器的实现 134

8.2.5 结果与讨论 138

8.3 升压变换器的PWM滑模电压控制器 147

8.3.1 数学模型 147

8.3.2 控制器的实现 147

8.3.3 实验样机 148

8.3.4 实验结果与讨论 150

第9章 带电流控制滑动流形的滑模控制 158

9.1 介绍 158

9.2 升压型变换器使用电流模式控制的必要性 158

9.3 滑模电流控制器 159

9.3.1 产生合适的参考电流 159

9.3.2 滑动面 160

9.3.3 控制器／变换器系统的动态模型及其等效控制 160

9.3.4 控制器的结构 161

9.3.5 存在条件 162

9.3.6 稳定性条件 163

9.3.7 选择滑动系数的经验方法 165

9.3.8 附注 166

9.4 结果与讨论 167

9.4.1 调节性能 167

9.4.2 动态性能 170

第10章 高阶变换器带减状态滑动流形的滑模控制 173

10.1 介绍 173

10.2 Cuk变换器的常规滑模控制器 173

10.2.1 Cuk变换器的状态空间模型 173

10.2.2 全状态滑模控制器 174

10.2.3 减状态滑模控制器 174

10.3 定频减状态滑模电流控制器 175

10.3.1 滑动面 175

10.3.2 控制器／变换器系统的动态模型及其等效控制 176

10.3.3 控制器结构 176

10.3.4 存在条件 178

10.3.5 稳定性条件 178

10.3.6 选择滑动系数 183

10.3.7 补充说明 183

10.4 结果与讨论 183

10.4.1 稳态性能 184

10.4.2 动态性能 185

第11章 带二重积分滑动面的间接滑模控制 188

11.1 介绍 188

11.2 发现问题 188

11.2.1 滞环调制滑模控制器 188

11.2.2 间接滑模控制器 190

11.2.3 间接ISM控制变换器存在稳态误差的解析 191

11.3 可行的解决方法 191

11.4 二重积分滑动面在PWM型间接滑模控制器中的应用 192

11.4.1 二重积分滑模控制器 192

11.4.2 PWM形式DISM控制器的结构 194

11.4.3 存在条件 195

11.4.4 稳定性条件 198

11.5 结果与讨论 201

11.5.1 PWM DISM降压变换器仿真结果 201

11.5.2 PWM DISM升压变换器的实验结果 203

参考文献 209