On modeling and real-time simulation of a robust adaptive controller applied to a multicellular power converter

Abstract

Introduction. This paper describes the simulation and the robustness assessment of a DC-DC power converter designed to interface a dual-battery conversion system. The adopted converter is a Buck unidirectional and non-isolated converter, composed of three cells interconnected in parallel and operating in continuous conduction mode. Purpose. In order to address the growing challenges of high switching frequencies, a more stable, efficient, and fixed-frequency-operating power system is desired. Originality. Conventional sliding mode controller suffers from high-frequency oscillation caused by practical limitations of system components and switching frequency variation. So, we have explored a soft-switching technology to deal with interface problems and switching losses, and we developed a procedure to choose the high-pass filter parameters in a sliding mode-controlled multicell converter. Methods. We suggest that the sliding mode is controlled by hysteresis bands as the excesses of the band. This delay in state exchanges gives a signal to control the switching frequency of the converter, which, in turn, produces a controlled trajectory. We are seeking an adaptive current control solution to address this issue and adapt a variable-bandwidth of the hysteresis modulation to mitigate nonlinearity in conventional sliding mode control, which struggles to set the switching frequency. Chatter problems are therefore avoided. A boundary layer-based control scheme allows multicell converters to operate with a fixed-switching-frequency.

Вступ. У статті описується моделювання та оцінка надійності силового перетворювача постійного струму, призначеного для взаємодії із системою перетворення з двома батареями. Прийнятий перетворювач є односпрямованим і неізольованим перетворювачем Бака, що складається з трьох паралельно з'єднаних між собою осередків, що працюють в режимі безперервної провідності. Мета. Для вирішення проблем, пов'язаних з високими частотами перемикання, потрібна більш стабільна, ефективна система живлення з фіксованою частотою. Оригінальність. Звичайний регулятор ковзного режиму страждає від високочастотних коливань, викликаних практичними обмеженнями компонентів системи та зміною частоти перемикання. Отже, ми дослідили технологію м'якого перемикання для вирішення проблем інтерфейсу та комутаційних втрат, а також розробили процедуру вибору параметрів фільтра верхніх частот у багатоосередковому перетворювачі зі ковзним режимом. Методи. Ми припускаємо, що ковзний режим управляється смугами гістерезису як надлишками смуги. Ця затримка обміну станами дає сигнал управління частотою перемикання перетворювача, який, своєю чергою, створює керовану траєкторію. Ми шукаємо рішення для адаптивного керування струмом, щоб вирішити цю проблему і адаптувати гістерезисну модуляцію зі змінною смугою пропускання для пом'якшення нелінійності у звичайному ковзному режимі керування, яке щосили намагається встановити частоту перемикання. Таким чином вдається уникнути проблем із деренчанням. Схема керування на основі прикордонного шару дозволяє перетворювачам з кількома осередками працювати з фіксованою частотою перемикання.