西北工業大學姜文濤獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉西北工業大學申請的專利諧振變換器的基于非線性擾動觀測器滑模控制方法及系統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:CN117318495B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-05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:202311230783.8,技術領域涉及:H02M3/335;該發明授權諧振變換器的基于非線性擾動觀測器滑模控制方法及系統是由姜文濤;樊恩泉;馬睿;周楊;李相科;郭延思齊;楊帆;楊亞鵬設計研發完成,并于2023-09-22向國家知識產權局提交的專利申請。
本諧振變換器的基于非線性擾動觀測器滑模控制方法及系統在說明書摘要公布了:本發明屬于電力電子DCDC變換器控制技術領域,公開了一種諧振變換器的基于非線性擾動觀測器滑模控制方法及系統,包括獲取二次側經過整流后的電流和輸出端電容電壓;使用采樣獲得的電流電壓值,和已知的電路元件參數建立滑模控制與擾動觀測器設計所需的LLC諧振變換器的狀態空間方程;針對系統模型,基于滑模控制理論,設計滑模控制的滑模面,基于滑模面設計控制律;并設計非線性擾動觀測器與滑模控制組合使用對控制的效果進行優化;將控制律基于進行反變換,得到實際的控制量開關頻率的值,將其作為輸入,再經由壓控振蕩器得到變化頻率的開關信號作為變換器開關管的驅動信號,通過對頻率的實時控制來調整變換器的輸出電壓。
本發明授權諧振變換器的基于非線性擾動觀測器滑模控制方法及系統在權利要求書中公布了:1.一種用于LLC諧振變換器的基于非線性擾動觀測器滑模控制方法,其特征在于,包括: 第一步,獲取二次側經過整流后的電流和輸出端電容電壓; 第二步,使用采樣獲得的電流電壓值,和已知的電路元件參數建立滑模控制與擾動觀測器設計所需的LLC諧振變換器的狀態空間方程;包括: 步驟1,使用了由全階模型推導出的降階模型,并將降階模型轉為滑模控制與擾動觀測器設計所需的形式: 其中,C為輸出濾波電容的電容值,vo為變換器的輸出電壓,iBr為經過二次側整流的電流,Po為輸出功率,vn為諧振腔輸出電壓等效到二次側的值,Ls為等效后的電感,Ls等效為: Ls=π28n21Lr+1Lm, 其中,Lr和Lm分別為諧振電感和勵磁電感的電感值; 步驟2,擾動觀測器與滑模控制基于以下的形式設計: 其中x1=vo,x2=iBrC為狀態變量,d1=PoCvo,為擾動量,包含了系統的不確定因素;擾動主要由負載功率、輸出電壓和參數的不確定性組成; 步驟3,擾動觀測器的設計如下: 其中和是擾動d1和d2的估計值,Kdi是觀測器增益,βi是觀測者的內部狀態量; 將滑模面設置為: 其中,ex1=x1-x1ref,ex2=x2-x2ref為狀態誤差,為狀態量x1參考值對時間的導數;由于狀態量為輸出電壓vo,即為期望的輸出電壓Vref;考慮到在穩態下,輸出電流io等于整流器平均輸出電流iBr,因此狀態變量x2的參考值x2ref可以與擾動量相等;在控制設計中狀態變量的參考值取值為: s求導得到: 為使s收斂至零,設計的控制律k為: 此時s的導數可以表示為: 當Ks1、Ks2取適當的值時,滑模函數s收斂至0;當s收斂至零時,可以得到 當滿足d1+x2ref=0時,ex1的靜態誤差可收斂為0,其中Vref為輸出電壓的參考值,為擾動量d1的觀測值,由擾動觀測器得到;當ex1收斂至0時,輸出電壓與參考值相等; 第三步,針對系統模型,基于滑模控制理論,設計滑模控制的滑模面,基于滑模面設計控制律;并設計非線性擾動觀測器與滑模控制組合使用對控制的效果進行優化; 第四步,將控制律基于進行反變換,得到實際的控制量開關頻率的值,將其作為輸入,再經由壓控振蕩器得到變化頻率的開關信號作為變換器開關管的驅動信號,通過對頻率的實時控制來調整變換器的輸出電壓。
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