CN115065175B - 基于高斯自适应的pwm滑模控制方法 - Google Patents

基于高斯自适应的pwm滑模控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115065175B
CN115065175B CN202210981347.3A CN202210981347A CN115065175B CN 115065175 B CN115065175 B CN 115065175B CN 202210981347 A CN202210981347 A CN 202210981347A CN 115065175 B CN115065175 B CN 115065175B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gaussian
sliding mode
controller
control method
mode control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210981347.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115065175A (zh
Inventor
高旭东
曹文杰
杨强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Information Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Information Science and Technology filed Critical Nanjing University of Information Science and Technology
Priority to CN202210981347.3A priority Critical patent/CN115065175B/zh
Publication of CN115065175A publication Critical patent/CN115065175A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115065175B publication Critical patent/CN115065175B/zh
Priority to GB2306796.0A priority patent/GB2621659A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/50—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using additional energy repeaters between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Transmitters (AREA)

Abstract

本发明涉及无线电力传输技术领域，具体是基于高斯自适应的PWM滑模控制方法，具体步骤包括：为控制器参数
Figure 175884DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 101114DEST_PATH_IMAGE002
分别设计一个高斯自适应函数，使控制器参数能够在无线电力传输***运行过程中动态调整；控制器接收来自无线电力传输***的数据，对之后的n个控制信号
Figure 325422DEST_PATH_IMAGE003
与斜坡信号
Figure 652498DEST_PATH_IMAGE004
的大小关系进行预测；满足滑模存在条件时更新控制器参数；比较器输出栅极脉冲
Figure 608953DEST_PATH_IMAGE005
控制开关管动作。本发明使用PWM方式实现定频滑模控制，不需要附加硬件电路，减少硬件成本，可以避免开关频率不确定的情况，有利于电子器件的选型，减小开关损耗；且控制器参数在***运行期间可以动态调整，使得无线电力传输***获得了更短的电压跟踪时间，更小的稳态误差和纹波电压。

Description

基于高斯自适应的PWM滑模控制方法
技术领域
本发明涉及无线电力传输技术领域，具体是基于高斯自适应的PWM滑模控制方法。
背景技术
无线电力传输***作为一种新型的能量传输方式，具有灵活性，安全性高和可移动性等优点，已经被广泛应用于水下应用、可植入式医疗设备和物联网设备等领域。无线电力传输***常使用DC-DC电路+控制器的方案实现输出端的电压管理。控制方式主要有PID控制、基于滞环调制的滑模控制等。PID控制是一种线性控制器，不依赖于***模型，仅仅根据期望与现状的偏差调节，调节参数也只有三个，设计、调节参数简单。
但是，对于非线性的无线电力传输***来说，PID控制用线性近似非线性，精度会有所下降。滑模控制是一种非线性控制策略，且对于扰动不敏感，具有较好的鲁棒性。理论上，***的工作频率越高，滑模控制能取得越好的工作状态，但对于Buck电路来说，开关频率过高会产生较大的开关损耗，电磁干扰也不可忽视。基于滞环调制的滑模控制引入滞环带限制开关频率，但输入电压或负载发生变化时，开关频率会发生变化，这就对器件选型造成了一定困难。
鉴于此，有必要对控制器进行改进，从而优化无线电力传输***的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供基于高斯自适应的PWM滑模控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的技术方案是：基于高斯自适应的PWM滑模控制方法，包括以下步骤：
S1、为控制器参数
Figure 241417DEST_PATH_IMAGE001
分别设计一个高斯自适应函数，使控制器参数能够在无线电力传输***运行过程中动态调整；
S2、控制器接收来自无线电力传输***的数据，对之后的n个控制信号
Figure 443729DEST_PATH_IMAGE002
与斜坡信号
Figure 554904DEST_PATH_IMAGE003
的大小关系进行预测，满足滑模存在条件为：
Figure 644214DEST_PATH_IMAGE004
；
S3、当不满足
Figure 940066DEST_PATH_IMAGE004
，继续S2，控制器参数保持上次的值，直到满足滑模存在条件，更新控制器参数；
S4、比较器输出栅极脉冲
Figure 505040DEST_PATH_IMAGE005
控制开关管动作。
优选的，所述S1中使用的高斯函数如公式所示：
Figure 793807DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，
Figure 518050DEST_PATH_IMAGE007
是高斯函数的输入，
Figure 860169DEST_PATH_IMAGE008
是
Figure 522226DEST_PATH_IMAGE009
趋于无穷时的边界限制，
Figure 365417DEST_PATH_IMAGE010
是
Figure 819532DEST_PATH_IMAGE007
为0时的边界限制，
Figure 706454DEST_PATH_IMAGE008
与
Figure 839495DEST_PATH_IMAGE010
共同决定了高斯函数的开口方向，c决定曲线的凹凸程度，b是曲线尖峰中心的坐标。
优选的，所述S2中，滑模存在条件及控制信号与斜坡信号的关系如下：
Figure 96164DEST_PATH_IMAGE011
；
其中，
Figure 280152DEST_PATH_IMAGE012
为滑模面，
Figure 88708DEST_PATH_IMAGE013
为s的一阶微分，
Figure 115570DEST_PATH_IMAGE014
为参考电压
Figure 24532DEST_PATH_IMAGE015
与输出电压
Figure 577873DEST_PATH_IMAGE016
之差，
Figure 432697DEST_PATH_IMAGE017
为
Figure 556642DEST_PATH_IMAGE018
对时间的导数，
Figure 279747DEST_PATH_IMAGE019
为
Figure 297382DEST_PATH_IMAGE018
的积分，
Figure 697008DEST_PATH_IMAGE020
为滑模系数；
Figure 557517DEST_PATH_IMAGE021
（3）；
其中，
Figure 959679DEST_PATH_IMAGE022
为Buck电路中的电感，
Figure 972766DEST_PATH_IMAGE023
为Buck电路中的电容，
Figure 294026DEST_PATH_IMAGE025
为流经电容
Figure 517196DEST_PATH_IMAGE023
的电流，
Figure 96951DEST_PATH_IMAGE026
为负载，
Figure 89178DEST_PATH_IMAGE027
为Buck电路的输入电压。
优选的，基于步骤S1和S2，当
Figure 581339DEST_PATH_IMAGE028
，控制器参数取值为：
Figure 167172DEST_PATH_IMAGE029
。
优选的，所述无线电力传输***包括耦合***、整流电路和Buck电路，且耦合***通过整流电路与Buck电路相连接，所述耦合***实现能量的无接触传输，所述整流电路将AC信号转换为DC信号，所述Buck电路管理输出电压。
优选的，所述耦合***包括一个交流电压源
Figure 911138DEST_PATH_IMAGE030
，其频率
Figure 882505DEST_PATH_IMAGE031
为2MHz，
Figure 60414DEST_PATH_IMAGE032
为电源内阻，一个传输电感
Figure 992598DEST_PATH_IMAGE033
，两个谐振电感
Figure 930467DEST_PATH_IMAGE034
，一个接收电感
Figure 366127DEST_PATH_IMAGE035
，四个谐振电容
Figure 216403DEST_PATH_IMAGE036
，三个寄生电阻
Figure 760517DEST_PATH_IMAGE037
。
优选的，所述整流电路包括一个全桥整流器
Figure 846284DEST_PATH_IMAGE038
和一个滤波电容
Figure 59089DEST_PATH_IMAGE039
。
优选的，所述Buck电路包括一个电感
Figure 329534DEST_PATH_IMAGE022
，一个电容
Figure 970731DEST_PATH_IMAGE023
，一个续流二极管
Figure 1135DEST_PATH_IMAGE040
，一个输出电阻
Figure 536021DEST_PATH_IMAGE041
。
优选的，
Figure 118312DEST_PATH_IMAGE042
，
Figure 620707DEST_PATH_IMAGE043
，两个高斯函数分别为
Figure 313856DEST_PATH_IMAGE044
，
Figure 968828DEST_PATH_IMAGE045
的输入。
本发明通过改进在此提供基于高斯自适应的PWM滑模控制方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
其一：本发明使用定频滑模控制方案，可以避免开关频率不确定的情况，有利于电子器件的选型，减小开关损耗；使用PWM方式实现定频滑模控制，不需要附加硬件电路，减少硬件成本。
其二：本发明使用基于高斯自适应的PWM滑模控制方法，控制器参数在***运行期间可以动态调整，无线电力传输***获得了更短的电压跟踪时间，更小的稳态误差和纹波电压。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释：
图1是本发明中基于高斯自适应的PWM滑模控制方法流程框图；
图2是本发明中无线电力传输***的等效电路图。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供基于高斯自适应的PWM滑模控制方法，本发明的技术方案是：
基于高斯自适应的PWM滑模控制方法，包括以下步骤：
S1、为控制器参数
Figure 66229DEST_PATH_IMAGE046
分别设计一个高斯自适应函数，使控制器参数能够在无线电力传输***运行过程中动态调整，使用的高斯函数如公式所示：
Figure 806651DEST_PATH_IMAGE047
；
其中，
Figure 303492DEST_PATH_IMAGE048
是高斯函数的输入，
Figure 62238DEST_PATH_IMAGE049
是
Figure 986332DEST_PATH_IMAGE048
趋于无穷时的边界限制，
Figure 948472DEST_PATH_IMAGE050
是
Figure 858790DEST_PATH_IMAGE048
为0时的边界限制，
Figure 363721DEST_PATH_IMAGE049
与
Figure 583349DEST_PATH_IMAGE050
共同决定了高斯函数的开口方向，c决定曲线的凹凸程度（高斯函数是一个光滑函数，其导数也是光滑的，函数存在上下界，曲线凹凸程度可调。曲线光滑的特性使得控制器参数不会出现突变，无线电力传输***的输出电压曲线比较平滑，存在上下界，控制器参数就会受到限制，凹凸程度可以改变控制器参数的变化速度），b是曲线尖峰中心的坐标；
S2、控制器接收来自无线电力传输***的数据，对之后的n个控制信号
Figure 282053DEST_PATH_IMAGE051
与斜坡信号
Figure 120696DEST_PATH_IMAGE052
的大小关系进行预测，满足滑模存在条件为：
Figure 604767DEST_PATH_IMAGE053
，且当
Figure 870663DEST_PATH_IMAGE053
，控制器参数取值为：
Figure 558127DEST_PATH_IMAGE054
；
滑模存在条件及控制信号与斜坡信号的关系如下：
Figure 59516DEST_PATH_IMAGE011
；
其中，
Figure 273460DEST_PATH_IMAGE055
为滑模面，
Figure 824439DEST_PATH_IMAGE013
为s的一阶微分，
Figure 514046DEST_PATH_IMAGE056
为参考电压
Figure 694492DEST_PATH_IMAGE015
与输出电压
Figure 638308DEST_PATH_IMAGE016
之差，
Figure 105061DEST_PATH_IMAGE017
为
Figure 157331DEST_PATH_IMAGE018
对时间的导数，
Figure 249790DEST_PATH_IMAGE019
为
Figure 438326DEST_PATH_IMAGE018
的积分，
Figure 75980DEST_PATH_IMAGE057
为滑模系数；
Figure 490912DEST_PATH_IMAGE021
（3）；
其中，
Figure 747581DEST_PATH_IMAGE058
为Buck电路中的电感，
Figure 180837DEST_PATH_IMAGE059
为Buck电路中的电容，
Figure 238660DEST_PATH_IMAGE025
为流经电容
Figure 265522DEST_PATH_IMAGE059
的电流，
Figure 184937DEST_PATH_IMAGE060
为负载，
Figure 348065DEST_PATH_IMAGE061
为Buck电路的输入电压；
S3、当不满足
Figure 343834DEST_PATH_IMAGE062
，继续S2，控制器参数保持上次的值，直到满足滑模存在条件，更新控制器参数；
S4、比较器输出栅极脉冲
Figure 717046DEST_PATH_IMAGE063
控制开关管动作。
如图2所示，所述无线电力传输***包括耦合***、整流电路和Buck电路，且耦合***通过整流电路与Buck电路相连接，所述耦合***实现能量的无接触传输，所述整流电路将AC信号转换为DC信号，所述Buck电路管理输出电压。
具体的，所述耦合***包括一个交流电压源
Figure 315518DEST_PATH_IMAGE064
，其频率
Figure 972633DEST_PATH_IMAGE065
为2MHz，
Figure 122991DEST_PATH_IMAGE066
为电源内阻，一个传输电感
Figure 593287DEST_PATH_IMAGE067
，两个谐振电感
Figure 136395DEST_PATH_IMAGE068
，一个接收电感
Figure 133170DEST_PATH_IMAGE069
，四个谐振电容
Figure 595375DEST_PATH_IMAGE070
，三个寄生电阻
Figure 921009DEST_PATH_IMAGE071
；其中，所述整流电路包括一个全桥整流器
Figure 126862DEST_PATH_IMAGE072
和一个滤波电容
Figure 978144DEST_PATH_IMAGE073
；其中，所述Buck电路包括一个电感
Figure 486616DEST_PATH_IMAGE074
，一个电容
Figure 197084DEST_PATH_IMAGE075
，一个续流二极管
Figure 800103DEST_PATH_IMAGE076
，一个输出电阻
Figure 286317DEST_PATH_IMAGE077
。
如图1所示，将上述基于高斯自适应的PWM滑模控制方法应用在以上无线电力传输***中，其中，
Figure 824746DEST_PATH_IMAGE078
为高斯函数的输入，
Figure 147143DEST_PATH_IMAGE079
为斜坡信号，其幅值为
Figure 304586DEST_PATH_IMAGE080
，
Figure 271405DEST_PATH_IMAGE081
，
Figure 370948DEST_PATH_IMAGE082
两个高斯函数分别为
Figure 790428DEST_PATH_IMAGE083
，
Figure 250097DEST_PATH_IMAGE084
的输入。
该控制方法通过高斯函数对传统的PWM滑模控制器施加特定的自适应规则，在这种情况下，控制器参数根据高斯函数动态调整，在无线电力传输***中，DC-DC电路作为输出电压管理阶段，其输入电压是随时间变化的，这就规定了静态的控制器参数并不能使***达到最佳性能，在设计自适应控制方案时要注意控制器参数的动态变化必须满足滑模存在条件，使用基于预测比较的方法，首先预测未来n个控制信号的值，然后将控制信号与斜坡信号进行比较决定是否更新控制器参数。该控制方案使无线电力传输***获得了较短的跟踪时间，较小的稳态误差和纹波电压。
上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.基于高斯自适应的PWM滑模控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、为控制器参数
Figure DEST_PATH_IMAGE001
分别设计一个高斯自适应函数，使控制器参数能够在无线电力传输***运行过程中动态调整；
S2、控制器接收来自无线电力传输***的数据，对之后的n个控制信号
Figure DEST_PATH_IMAGE002
与斜坡信号
Figure DEST_PATH_IMAGE003
的大小关系进行预测，满足滑模存在条件为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；
S3、当不满足
Figure 224636DEST_PATH_IMAGE004
，继续S2，控制器参数保持上次的值，直到满足滑模存在条件，更新控制器参数；
S4、比较器输出栅极脉冲
Figure DEST_PATH_IMAGE005
控制开关管动作；
所述S2中，滑模存在条件及控制信号与斜坡信号的关系如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为滑模面，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为s的一阶微分，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为参考电压
Figure DEST_PATH_IMAGE010
与输出电压
Figure DEST_PATH_IMAGE011
之差，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为
Figure DEST_PATH_IMAGE013
对时间的导数，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为
Figure DEST_PATH_IMAGE015
的积分，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为滑模系数；
Figure DEST_PATH_IMAGE019
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
为Buck电路中的电感，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
为Buck电路中的电容，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为流经电容
Figure 14213DEST_PATH_IMAGE021
的电流，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
为负载，
Figure DEST_PATH_IMAGE024
为Buck电路的输入电压；
所述无线电力传输***包括耦合***、整流电路和Buck电路，且耦合***通过整流电路与Buck电路相连接，所述耦合***实现能量的无接触传输，所述整流电路将AC信号转换为DC信号，所述Buck电路管理输出电压。
2.根据权利要求1所述的基于高斯自适应的PWM滑模控制方法，其特征在于：所述S1中使用的高斯函数如公式（1）所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE025
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
是高斯函数的输入，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
是
Figure 13524DEST_PATH_IMAGE026
趋于无穷时的边界限制，
Figure DEST_PATH_IMAGE028
是
Figure 798947DEST_PATH_IMAGE026
为0时的边界限制，
Figure 82160DEST_PATH_IMAGE027
与
Figure 639044DEST_PATH_IMAGE028
共同决定了高斯函数的开口方向，c决定曲线的凹凸程度，b是曲线尖峰中心的坐标。
3.根据权利要求2所述的基于高斯自适应的PWM滑模控制方法，其特征在于：基于步骤S1和S2，当
Figure 325984DEST_PATH_IMAGE004
，控制器参数取值为：
Figure DEST_PATH_IMAGE029
。
4.根据权利要求1所述的基于高斯自适应的PWM滑模控制方法，其特征在于：所述耦合***包括一个交流电压源
Figure DEST_PATH_IMAGE030
，其频率
Figure DEST_PATH_IMAGE031
为2MHz，
Figure DEST_PATH_IMAGE032
为电源内阻，一个传输电感
Figure DEST_PATH_IMAGE033
，两个谐振电感
Figure DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure DEST_PATH_IMAGE035
，一个接收电感
Figure DEST_PATH_IMAGE036
，四个谐振电容
Figure DEST_PATH_IMAGE037
，三个寄生电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE038
。
5.根据权利要求1所述的基于高斯自适应的PWM滑模控制方法，其特征在于：所述整流电路包括一个全桥整流器
Figure DEST_PATH_IMAGE039
和一个滤波电容
Figure DEST_PATH_IMAGE040
。
6.根据权利要求1所述的基于高斯自适应的PWM滑模控制方法，其特征在于：所述Buck电路包括一个电感
Figure 288998DEST_PATH_IMAGE020
，一个电容
Figure 426718DEST_PATH_IMAGE021
，一个续流二极管
Figure DEST_PATH_IMAGE041
，一个输出电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE042
。
7.根据权利要求1所述的基于高斯自适应的PWM滑模控制方法，其特征在于：
Figure DEST_PATH_IMAGE043
，两个高斯函数分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE044
，
Figure DEST_PATH_IMAGE045
的输入。
CN202210981347.3A 2022-08-16 2022-08-16 基于高斯自适应的pwm滑模控制方法 Active CN115065175B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210981347.3A CN115065175B (zh) 2022-08-16 2022-08-16 基于高斯自适应的pwm滑模控制方法
GB2306796.0A GB2621659A (en) 2022-08-16 2023-05-09 PWM sliding mode control method based on Gaussian adaption

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210981347.3A CN115065175B (zh) 2022-08-16 2022-08-16 基于高斯自适应的pwm滑模控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115065175A CN115065175A (zh) 2022-09-16
CN115065175B true CN115065175B (zh) 2022-11-04

Family

ID=83208006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210981347.3A Active CN115065175B (zh) 2022-08-16 2022-08-16 基于高斯自适应的pwm滑模控制方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN115065175B (zh)
GB (1) GB2621659A (zh)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9331875B2 (en) * 2014-04-04 2016-05-03 Nxgen Partners Ip, Llc System and method for communication using orbital angular momentum with multiple layer overlay modulation
US10220710B2 (en) * 2015-10-15 2019-03-05 Ford Global Technologies, Llc Fuzzy logic based sliding mode control of variable voltage converter
US9919610B1 (en) * 2017-01-12 2018-03-20 The Florida International University Board Of Trustees Wireless power electronics and controls

Also Published As

Publication number Publication date
GB2621659A (en) 2024-02-21
CN115065175A (zh) 2022-09-16
GB202306796D0 (en) 2023-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10819155B2 (en) Power supply device, integrated circuit, energy transmitter and impedance matching method
JP6282743B2 (ja) 無線電力受信装置
JP6353545B2 (ja) 無線電力送信装置および無線電力伝送システム
US10396600B2 (en) Power transmitter, resonance-type contactless power supply and control method therefor
US8054653B2 (en) DC power supply for varying output voltage according to load current variation
US10923958B2 (en) Power transmitter, resonance-type contactless power supply and control method thereof
US9985515B1 (en) Controllers for regulated power inverters, AC/DC, and DC/DC converters
US9653988B2 (en) Apparatus and system for noise cancellation of power converters
CN104022627A (zh) 控制电路以及电源变换器
CN106998144A (zh) 用于功率转换器开关噪声管理的智能分组控制方法
Bui et al. DC-DC converter based impedance matching for maximum power transfer of CPT system with high efficiency
CN115065175B (zh) 基于高斯自适应的pwm滑模控制方法
CN109343647B (zh) 一种动态无线充电最大效率跟踪***及方法
CN207968329U (zh) 一种llc控制器
US11121573B1 (en) Low-profile power converter
WO2015178106A1 (ja) 電源装置
US20190386558A1 (en) Method and system of a resonant power converter
TW583815B (en) Half-bridge converter with high power factor
WO2021009532A1 (ja) 電力変換装置及びその制御方法
CN106788310B (zh) 一种新型对称式功率滤波器网络结构及其参数设计方法
JP7373842B2 (ja) 非接触給電システム及び非接触給電制御方法
TWI778542B (zh) 諧振控制裝置及其諧振控制方法
CN118017714A (zh) 一种动态控制逆变驱动的水下无线电能传输装置
CN116470657A (zh) 一种基于中继线圈无线充电***的单开关电路及控制方法
CN114665617A (zh) 一种无线电能传输***输出功率的自适应负载匹配方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant