帶恒功率負(fù)載DC/DC直流變換器的預(yù)設(shè)性能控制
肖俊峰1,2，張鑫1,2，彭鈞敏1,2，羅衛(wèi)明2，楊穎2
(1 湖南工業(yè)大學(xué) 交通與電氣工程學(xué)院，湖南 株洲 412007； 2 新型能源系統(tǒng)鐵路行業(yè)工程研究中心，湖南 株洲 412001)
摘 要 ：針對帶恒定功率負(fù)載的DC/DC變換器輸出電壓穩(wěn)定問題，提出了一種基于復(fù)合預(yù)設(shè)性能控 制策略，用于穩(wěn)定DC/DC直流變換器的輸出電壓。通過精確反饋線性化技術(shù)將非線性不確定直流變換器系統(tǒng)變換為brunovsky標(biāo)準(zhǔn)形式，采用非線性干擾觀測器估計(jì)未知擾動，并通過前饋補(bǔ)償提高輸出電壓 調(diào)節(jié)精度，從而有效應(yīng)對系統(tǒng)不確定性和外部干擾。基于反步法，設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)性能控制器，以確保輸出電 壓跟蹤誤差在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)變化，并在反步法的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一個包含自適應(yīng)控制和預(yù)設(shè)性能的復(fù)合非線性控制器。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該策略的有效性。
關(guān)鍵詞 ： 直流變換器 ；自適應(yīng)控制 ；預(yù)設(shè)性能控制 ；反步法 ；參數(shù)擾動
中圖分類號 ：TN624 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ：A 文章編號 ：1007-3175(2025)11-0001-08
Preset Performance Control for DC/DC Converters with Constant Power Load
XIAO Jun-feng1, 2, ZHANG Xin1, 2, PENG Jun-min1, 2, LUO Wei-ming2 , YANG Ying2
（1 School of Traffic and Electrical Engineering, Hunan University of Technology, Zhuzhou 412007, China; 2 Railway Industry Engineering Research Center for New Energy Systems, Zhuzhou 412001, China）
Abstract: To address the output voltage stability issue of DC/DC converters with constant power load, a composite preset performance control strategy is proposed to stabilize the output voltage of DC/DC converters. By employing precise feedback linearization techniques, the nonlinear uncertain DC converter system is transformed into the brunovsky standard form. A nonlinear disturbance observer estimates unknown disturbances, while feedforward compensation enhances output voltage regulation accuracy, effectively addressing system uncertainties and external disturbances. A preset performance controller is designed based on the backstepping method to ensure the output voltage tracking error remains within a preset range. Building upon backstepping method, a composite nonlinear controller integrating adaptive control and preset performance is constructed. Simulation results validate the effectiveness of this strategy.
Key words: DC converter; adaptive control; preset performance control; backstepping method; parameter disturbance
參考文獻(xiàn)
[1] 王萌萌，周國峰，張琳琳，等. 太陽能 - 風(fēng)能-ORC發(fā) 電的多能互補(bǔ)系統(tǒng)性能分析與優(yōu)化研究 [J]. 能源研究 與利用，2025(3)：20-26.
[2] 張盛，鄭津洋，戴劍鋒，等. 可再生能源大規(guī)模制氫及儲氫系統(tǒng)研究進(jìn)展[J]. 太陽能學(xué)報(bào)，2024， 45(1)：457-465.
[3] 宋娟 . 飛輪儲能控制技術(shù)在新能源風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J]. 儲能科學(xué)與技術(shù)，2025，14(9)：3431-3433.
[4] 張怡，唐蕾. 電動汽車充電站儲能優(yōu)化配置研究綜述 [J]. 電工電氣，2020(1)：1-7.
[5] 魏芳宜，李艷，田野，等 . 應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的高效雙路徑變換器研究[J]. 太陽能學(xué)報(bào)，2024， 45(4)：468-474.
[6] 蘇大威，吳雅楠，雷震，等 . 基于干擾觀測器的儲能反步控制 [J]. 可再生能源，2021，39(4)：527-532.
[7] 馬幼捷，王福森，周雪松 . 基于模糊變論域的直流 變換器改進(jìn)自抗擾控制 [ J ] . 電力電子技術(shù)，2023， 57(11) ：106-109.
[8] 鄭城市，劉洋，李健，等 . 基于大信號穩(wěn)定的直流微 電網(wǎng)Buck變換器自適應(yīng)無源控制策略 [J]. 安徽大學(xué)學(xué)報(bào) ( 自然科學(xué)版 )，2025，49(2)：56-67.
[9] 馬闖，高志強(qiáng)，郭帥朝，等 . 改進(jìn)無源延時(shí)反饋 控制下Buck變換器分岔抑制研究[J]. 電工電氣， 2022(10)：1-9.
[10] XU Xingchen, LIU Qingshan, ZHANG Chuanlin, et al. Prescribed performance controller design for DC converter system with constant power loads in DC microgrid[J].IEEE Transactions on Systems, Man,and Cybernetics:Systems，2018，50(11)： 4339-4348.
[11] YUAN Qifan,WANG Yanwu, LIU Xiaokang, et al. Prescribed performance-based secondary control for DC microgrid[J].IEEE Transactions on Energy Conversion，2022，37(4)：2610-2619.
[12] VENKATA S, VISWANATHA V.A complete mathematical modeling, simulation and computational implementation of Boost converter via MATLAB/ Simulink[J].International Journal of Pure and Applied Mathematics， 2017，114(10)：407-419.
[13] SIRA-RAMIREZ H,ILIC M.Exact linearization in switched-mode DC-to-DC power converters[J]. International Journal of Control， 1989，50(2)： 511-524.
[14] YOO S J.Fault-tolerant control of strictfeedback non-linear time-delay systems with prescribed performance[J].IET Control Theory & Applications， 2013，7(11)：1553-1561.
[15] GE S S, WANG C.Adaptive neural control of uncertain MIMO nonlinear systems[J].IEEE Transactions on Neural Networks， 2004，15(3)：674-692.
