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薛伟东, 张永泉, 李帅兵, 张景峰, 李晓宁, 董海鹰
摘要: 针对图腾柱无桥PFC变换器(TP-BPFC)整数阶数学模型精度不足与其控制策略动态性能较差的缺陷。在建立TP-BPFC分数阶数学模型的基础上,提出一种分数阶滑模控制策略(FOSMC)。通过引入分数阶电感与分数阶电容分析TP-BPFC的分数阶拓扑结构及工作模态,构造TP-BPFC的分数阶状态空间平均模型,分离分数阶状态空间平均模型的交流扰动量得到TP-BPFC的分数阶小信号模型(SSM),并推导出TP-BPFC工作在电流连续模式下的电感电流与占空比以及输出电压与占空比的表达式,以此设计该变换器的分数阶滑模控制器,以改善系统的动态性能。最后,搭建仿真模型和一台3kW的样机进行验证,结果表明所提控制策略与传统PI控制策略相比输出电压达到稳态的响应时间少0.41s,电压超调量小52V,电感电流THD低1.36%。因此,所提控制策略具有良好的动态特性和鲁棒性。