双积分滑模控制在Buck-Boost电压平衡器中的应用

"基于双积分滑模控制的Buck-Boost电压平衡器的研究" 在现代电力系统中，尤其是直流微电网领域，确保电能质量至关重要。双极性直流微电网因其特性，如大容量、多电压等级，成为研究的焦点。在这样的系统中，Buck-Boost电压平衡器扮演着关键角色，它的目标是保持正负极电压的平衡，以避免电能质量下降。本研究针对Buck-Boost电压平衡器，提出了一种新颖的双积分滑模控制器设计。 传统的控制策略，如PI控制器，尽管在一定程度上能够提供良好的动态响应和稳态性能，但在大范围操作条件下，其性能往往不尽如人意。滑模控制作为一种非线性控制策略，因其全局稳定性、鲁棒性以及易于实现等优点，在电力电子系统控制中逐渐受到青睐。本文引入双积分滑模控制理论，以解决Buck-Boost电压平衡器在大范围工作状态下的控制问题。 双积分滑模控制器的设计考虑了系统的非线性特性和动态行为。通过引入双积分滑模面，可以显著减少稳态误差，进一步优化动态调节时间和减小正负极电压的差值。与传统的PI控制器相比，DISM控制器的性能表现更优，能更快地达到稳态，并且对系统参数变化和外部扰动具有更强的适应性。 Buck-Boost电压平衡器的电路结构包括输入电压Vin、电感L、开关管S1和S2、电容C1和C2、正负极负载R1和R2，以及中线电流iN。开关管的工作状态分为两种，每种状态对应不同的电路方程。在稳态条件下，Buck-Boost电压平衡器的目标是使得正负极电压up和un相等，即微分项为零。 实验结果证实了双积分滑模控制策略的有效性，它成功缩短了动态响应时间，并显著减小了正负极电压的差异，提高了系统性能。这种方法为Buck-Boost电压平衡器的控制提供了一种新的解决方案，对于改善双极性直流微电网的电能质量具有重要意义。未来的研究可以进一步探讨DISM控制器在更复杂系统中的应用及其性能优化。