1 引言
随着全球能源危机以及环境问题的日益显现,新能源的发展受到了各个国
家的重视。然而由于新能源发电电压的随机性以及各式负载对不同电压等级的
要求,因此新能源以及负载都需要通过不同类型的变换器来接入电网
[1,2]
。
由于变换器具有非线性特性,传统的线性控制方法存在着较大的局限性
[2]
,
其只能分析静态工作点附近的稳定性,而针对大信号扰动问题的稳定性分析还
有所欠缺
[3]
。因此各种非线性控制方法被提
出来,如反馈线性化、反步控制法、滑模控制、无源控制以及自抗扰控制
等。基于反馈线性化控制理论的控制器设计方法需要全状态可测量、需要精确
抵消动态、会引入控制器奇异性,对参数的依赖性较大、控制律复杂。反步控
制法计算量大,实时性差
[4]
;滑模控制会给系统带来抖动问题
[2]
。1989 年由 Ortega
等
[5]
提出的无源控制(Passivity based control,PBC)由于其能量耗散特性可实现
系统的全局稳定性,无奇异点等优点,现已应用到机械、电气、机电等各个控制
领域
[6]
。文献[1-2,7]利用无源控制分别对 Buck 变换器、Buck-Boost 变换器进
行控制,均实现了系统的稳定运行,并且拥有良好的动态和稳态性能。但是 PBC
依赖精确的数学模型,在系统受扰动或者内部参数发生变化时,会存在静态误差
问题。
因 此 ,针 对 上 述 问 题 ,以 Buck 变 换器 为例 ,建 立 基 于 欧 拉 拉 格 朗 日 (Euler
Lagrange,EL)模型的无源控制器。首先保证系统的稳定性,对于无源控制在系
统受扰动或者参数变化时存在的静态误差问题,文献[2,7-9]都采用 PI 控制结合
PBC,但 是该控制方法存 在快速性 与超调之间无法 调和的矛盾,因此本文 结合
ADRC 可以把系统的未建模动态和未知扰动作用都归结为对系统的“总扰动”而
进行观测并予以补偿的优点,从而解决 PBC 存在的问题,使系统具有更加良好
的鲁棒性。
最 后 利 用 Matlab/Simulink 中 搭 建 的 仿 真 模 型 , 进 行 了 仿 真 研 究 , 并 与
PI+PBC、PI 控制方法进行比较,试验结果验证了本文所提控制策略的正确性以
及有效性。
2 Buck 变换器无源控制
2.1 Buck 变换器数 学模型
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