用于Boost变换器的无负载电流传感器滑模-预测控制策略

作     者：石冰清 赵争鸣 魏树生 聂金铜 林云志 SHI Bingqing;ZHAO Zhengming;WEI Shusheng;NIE Jintong;LIN Yunzhi

作者机构：清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084 中铁电气化局集团有限公司北京100071 

出 版 物：《清华大学学报（自然科学版）》 (Journal of Tsinghua University(Science and Technology))

年 卷 期：2019年第59卷第10期

页      面：807-814页

核心收录：

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0701[理学-数学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目（51577100） 国家自然科学基金重大项目（51490683） 

主　　题：电压波动 过渡时间 稳态静差 滑模-预测控制 Boost变换器 

摘      要：Boost变换器作为升压DC-DC变换器被广泛应用于光伏发电、储能及电动车领域。然而由于Boost变换器的右半平面零点的频域特性,传统的PI控制策略会限制变换器的动态性能,在较大负载突变的情况下造成较大的输出电压波动,进而造成过压或欠压故障;预测控制可以有效提高动态性能、避免调整控制参数以及可增加系统约束,但由于系统参数不匹配及对损耗的忽略会造成输出电压的稳态静差。为了减小负载突变带来的电压波动同时兼顾稳态特性,本文提出了无负载电流传感器的滑模-预测控制策略,外环采用滑模面生成电感电流指令值,内环采用无差拍预测控制,并使用了滑模观测器来观测电流。该控制策略不需要负载电流传感器,相比PI控制器,不仅可以同时减小负载突变时的输出电压波动和过渡时间,还可以有效限制稳态静差。实验验证了该套控制策略的性能优越性。