陜西理工大學皇金鋒獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉陜西理工大學申請的專利基于擴張狀態觀測器的交錯并聯Buck變換器非線性控制方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114900042B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-26發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210468044.1,技術領域涉及:H02M3/158;該發明授權基于擴張狀態觀測器的交錯并聯Buck變換器非線性控制方法是由皇金鋒;楊藝設計研發完成,并于2022-04-29向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于擴張狀態觀測器的交錯并聯Buck變換器非線性控制方法在說明書摘要公布了:本發明公開了基于擴張狀態觀測器的交錯并聯型Buck變換器非線性控制方法,電流內環采用微分平坦控制,依據系統的狀態方程得到了開關控制律;電壓外環采用全局快速終端滑??刂疲鶕瑒幽B確定了各相電感電流參考值,并且滑模控制律中不含切換函數,降低了參數調整的難度,為進一步削弱滑??刂埔鸬亩墩?,采用擴張狀態觀測器對總擾動進行估計,并對總擾動進行補償.本發明在保證系統的穩態輸出及瞬態響應速度的同時,實現各相均流控制,采用擴張狀態觀測器對未知總擾動進行估計,使輸出能夠快速地跟隨輸出期望值。
本發明授權基于擴張狀態觀測器的交錯并聯Buck變換器非線性控制方法在權利要求書中公布了:1.基于擴張狀態觀測器的交錯并聯型Buck變換器非線性控制方法,其特征在于,電流內環采用微分平坦控制,依據系統的狀態方程得到了開關控制律;電壓外環采用全局快速終端滑模控制,根據滑動模態確定了各相電感電流參考值,并且滑??刂坡芍胁缓袚Q函數,降低了參數調整的難度,為進一步削弱滑??刂埔鸬亩墩?,采用擴張狀態觀測器對總擾動進行估計,并對總擾動進行補償,具體包括以下步驟: 步驟1:對交錯并聯型Buck變換器建模; 步驟2、構建用于交錯并聯型Buck變換器控制的雙閉環非線性控制器系統,包括基于全局快速滑??刂艶TSM設計的電容電壓外環控制器、基于微分平坦控制DFBC設計的電感電流內環控制器以及擴張狀態觀測器ESO; 步驟3:設計擴張狀態觀測器ESO,滿足ESO對總擾動項進行觀測并補償; 步驟4:電容電壓外環采用全局快速滑??刂?,使系統狀態收斂至平衡態; 所述步驟4具體為: 基于ESO對系統的外界擾動進行補償,以消除外界擾動對系統的影響,選取全局快速終端滑模面為 10 式10中:輸出電壓偏差,,α、β均大于0,q、p均為正奇數且滿足qp2q; 為使系統到達并維持在滑模面s上,則需滿足s=0,此時終端滑模吸引子為相平面原點,將式5代入式10中,有 11 式(11)中,為負載側電流,、為交錯并聯型Buck變換器的電感、的電流信號,C為與交錯并聯型Buck變換器連接的電容C; 將步驟3設計的擴張狀態觀測器ESO中對輸出電壓偏差估計值代入式11中,可得經觀測器模型的電感電流參考值: 12 式(12)中,z 1為三階觀測器模型狀態變量x 1的觀測值; 假設任一初始狀態不在原點處,則在滑動模態上初始態總會在有限時間內收斂到平衡態,且所需時間表示為 13 因此,可通過調節控制參數α,β,p,q使系統狀態收斂至平衡態; 步驟5:電感電流內環采用微分平坦控制,計算各相均流控制律,使得內環電流精確跟隨參考值,實現交錯并聯型Buck變換器的非線性控制; 所述步驟5具體為: 交錯并聯型Buck變換器在穩態均流時,各相電感電流存在下列關系 16 式(16)中:分別為的參考值; 選取電感電流作為平坦輸出量和狀態變量,即 17 式(17)中:為關于的映射函數; 根據式1和式17可得,平坦輸出量及其導數構成的輸入變量的表達式為 18 式(18)中:(y c,)為關于的映射函數 式17及式18滿足系統的平坦性要求,并且由平坦輸出量得平坦輸出的參考值; 當精準跟隨參考軌跡時,與間的偏差,以及偏差的導數、積分項存在下列關系: 19 式19中:、為反饋增益矩陣; 將控制對象等效為二階系統來消除穩態誤差,則系統閉環傳遞函數為 20 聯立式19和式20得 21 式21中:; 因此,由式21得 22 式22中:為二階系統的阻尼比,為振蕩頻率; 聯立式19和式22得,平坦輸出變量的微分項為 23 將式23代入式17中得到各相均流控制律。
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