本技术涉及一种应用于航空电源单相半桥LCLC谐振变换器的非线性控制方法,属于电力电子开关电源控制技术领域。包括:获取经过单向半桥LCLC谐振变换器二次侧整流后的输出电流和输出电压,建立原始状态空间方程,转换为状态变量形式;基于状态变量和滑模观测器理论设计滑模观测器,输出扰动变量的估计值;基于扰动变量的估计值、状态变量的参考值和有限时间反步控制理论设计中间控制律;对中间控制律进行反变换,得到变换器的实际控制律;将实际控制律作为输入,通过对频率的实时控制来调整变换器的输出电压。本发明解决了变换器遭遇输入电压跳变、输出电压跳变、负载投切、电路参数摄动等大信号扰动时稳定直流输出电压。
背景技术
在多/全电飞机、新能源发电、大功率集成电路的发展趋势下,单向半桥LCLC谐振变换器因其高变压比、高效率、高功率密度特性得到了航空工业与学术领域的广泛关注。单向半桥LCLC谐振电路的主要优势包括:1)在大范围工作区间内能实现软开关效果,有助于解决开关器件承受大电压应力导致开关损耗提高的问题,提升变换器电能转换的效率;2)单向半桥LCLC谐振变换器都具有宽广的降压能力,在航空电源变换器、微电网分布式电源变换器、储能变换器等方面的应用均有很大的潜力。
目前针对单向半桥LCLC变换器的控制策略方面已有许多研究,主要关注于实现宽范围电压输出、轻载工作状态的控制,但负载均默认为纯阻性负载。然而,在多电飞机应用场景中,供电系统直流母线上将会接入大量的恒功率负载(如电作动器、电机驱动器等),这些经严格调节的恒功率负载具有负阻抗以及非线性特性。其中,负阻抗会减小飞机供电系统输出阻尼,造成控制系统不稳定;而非线性会使得单向半桥LCLC变换器输入输出呈现非线性关系,造成目前实际工程中最常见的线性PI控制器失效。与此同时,当单向半桥LCLC变换器存在参数摄动和负载投切时,单向半桥LCLC的谐振腔增益会发生改变,而现有的PI控制方法并未考虑负载扰动和参数摄动对变换器带来的不利影响,因此其对稳定变换器输出电压的性能较差。
通过上述分析,现有技术存在的问题及缺陷为:现有的控制策略很少考虑单向半桥LCLC谐振变换器的负载为恒功率负载的情况,对单向半桥LCLC谐振变换器在输入电压跳变、输出电压跳变、负载投切、电路参数摄动等大信号扰动下的稳定性研究较少。
实现思路