Inverse-System Decoupling Control of DC/DC Converters
Inverse-System Decoupling Control of DC/DC Converters
复制标题
DC/DC 转换器的逆系统解耦控制
DOI：
10.3390/en12010179
复制
发表时间：
2019-01
期刊：
影响因子：
3.2
通讯作者：
Lorenz Robert D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lu Yimin;Zhu Haimeng;Huang Xianfeng;Lorenz Robert D
现有的DC/DC变换器大信号控制方案主要基于非线性控制理论制定控制策略，相关设计和实现相对复杂。在这项工作中，提出了一种针对大信号扰动下运行的 DC/DC 转换器的分解建模和逆系统解耦控制方法。首先，建立了DC/DC转换器的大信号电路平均模型。所提出的控制系统具有由电压环和电流环组成的双闭环控制结构。然后，使用逆系统方法将电压环和电流环控制子系统解耦并补偿为一阶积分元件。使用最优控制理论，在各种优化准则下为一阶积分系统设计了几种线性反馈控制器。对具有阻性和恒定功率负载的降压-升压转换器进行了仿真和实验。结果表明，在所提出的控制器的控制下，所有系统都表现出优异的动态和稳态性能。该方法允许DC/DC转换器的扰动控制、电压环路的动态行为控制和电流环路成为独立的过程。局部控制器设计遵循经典的线性控制设计方法，是一种简单有效的大信号控制策略。
Existing large-signal control schemes for DC/DC converters formulate control strategies based primarily on nonlinear control theory, and the associated design and implementation are relatively complex. In this work, a decomposition modeling and inverse-system decoupling control method is proposed for DC/DC converters that operate under large-signal disturbances. First, a large-signal circuit-averaged model for DC/DC converters is established. The proposed control system has a double closed-loop control structure composed of a voltage loop and a current loop. Then, the voltage-loop and current-loop controlled subsystems are decoupled and compensated to first-order integral elements using the inverse system method. Several linear feedback controllers are designed for first-order integral systems under various optimization criteria using the optimal control theory. Simulation and experiment were performed on buck–boost converters with resistive and constant power loads. The results show that under the control of the proposed controller, all systems exhibited excellent dynamic and steady-state performance. The proposed method allows the disturbance control of the DC/DC converter, the dynamic behavior control of the voltage loop, and the current loop to become independent processes. The local controller design follows the classical linear control design method and is a simple and effective large-signal control strategy.
登录
查看更多内容
影响因子：
3.9
作者：
H. Sira-Ramírez
通讯作者：
H. Sira-Ramírez
影响因子：
4.4
作者：
H. Behjati;A. Davoudi
通讯作者：
H. Behjati;A. Davoudi
影响因子：
9.6
作者：
M. Cupelli;Lin Zhu;A. Monti
通讯作者：
M. Cupelli;Lin Zhu;A. Monti
双输入 DC/DC 转换器的单周期控制
影响因子：
6.7
作者：
Yang, Dongsheng;Yang, Min;Ruan, Xinbo
通讯作者：
Ruan, Xinbo
影响因子：
6.7
作者：
Junfeng Han;Bo Zhang;D. Qiu
通讯作者：
Junfeng Han;Bo Zhang;D. Qiu