基于分数阶线性自抗扰控制的LLC谐振变换器

摘要

针对LLC谐振变换器传统控制方式动态性能及抗扰动能力不足的问题，设计一种分数阶线性自抗扰控制器(FOLADRC)并应用于半桥LLC谐振变换器的闭环控制。基于扩展描述函数法建立LLC谐振变换器的小信号模型，经Matlab降阶处理后获得系统传递函数；改进线性自抗扰控制器(LADRC)框架，通过移除相位滞后的跟踪微分器环节消除动态响应延迟，采用PDμ控制器替代LADRC误差反馈控制律，并引入分数阶PID(FOPID)微分阶次μ调节系统动态性能，使FOLADRC兼具LADRC抗扰性能与FOPID动态性能优势。在推导FOLADRC传递函数后，通过Matlab绘制闭环系统伯德图，基于频域分析法验证控制器的稳定裕度；最后搭建额定功率为300 W的实验样机，在负载阶跃工况下对比PID,LADRC和FOLADRC的动态性能。结果表明：FOLADRC在加载和减载阶跃工况下的暂态调节时间较PID控制器分别缩短47.37%和60.00%，较LADRC分别缩短20.00%和31.03%，显著提升了系统动态响应速度和抗干扰能力。本文通过将分数阶控制与自抗扰理论相融合，为LLC谐振变换器的性能优化提供了有效解决方案。

关键词

LLC谐振变换器 / 分数阶控制 / 自抗扰控制 / 动态响应 / 抗扰动能力 / 电能转换 / 功率变换器 / 鲁棒控制