含右半平面零点的SIDO Buck-Boost变换器控制策略研究

摘要

针对具有非最小相位特性的单电感双输出Buck-Boost变换器（SIDO Buck-Boost）输出两支路存在严重的交叉影响、控制困难以及系统暂态性能差等问题，提出一种基于扩张状态观测器（extended state observer, ESO）的主路微分平坦控制（differential flatness based control, DFBC）和支路改进双闭环自抗扰控制（active disturbance rejection controller, ADRC）的控制策略.首先，根据主路微分平坦理论，在主路控制中设计微分平坦控制器，并对微分平坦系统进行误差反馈；设计ESO对主路的扰动项进行观测，将观测后的状态量反馈到微分平坦控制器中.其次，针对支路存在耦合以及右半平面零点的问题，设计改进型双闭环ADRC进行系统解耦，其中，电流内环选取基于模型补偿和前馈补偿的ADRC，电压外环选取普通ADRC，然后，利用Lyapunov理论证明系统的稳定性.最后，在Matlab/Simulink平台中搭建了仿真模型，并基于HIL搭建了实验平台.仿真及实验结果表明：所提控制策略减小了输出两支路之间的交叉影响，解决了非最小相位系统控制困难的问题，提高了系统的暂态响应性能.

关键词

DC-DC变换器 / SIDO Buck-Boost变换器 / 右半平面零点 / 扩张状态观测器 / 微分平坦控制 / 自抗扰控制