基于滑模控制的电池模拟器仿真与研究
2022年电子技术应用第5期
胡 霞，曹文章，戴袁园
安徽理工大学 电气与信息工程学院，安徽 淮南232000
摘要：以电流可逆斩波电路为基础，通过滑模控制方法构建了Buck-Boost变换器，实现了一个拓扑结构电流双向流动的电池模拟器，以此来模拟电池充放电过程。通过控电压的方式进行调节，当电容电压大于电池电压时为电池充电形成Buck电路，当电容电压小于电池电压时电池放电形成Boost电路。通过将滑模控制与传统的PI控制相比较，验证了在负载波动时滑模控制的调节时间优于PI控制，有着更好的鲁棒性、动态性能。在理论分析的基础上，通过仿真软件得到了实验结果。
中图分类号：TP17；TM461
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212212
中文引用格式：胡霞，曹文章，戴袁园. 基于滑模控制的电池模拟器仿真与研究[J].电子技术应用，2022，48(5)：47-50.
英文引用格式：Hu Xia，Cao Wenzhang，Dai Yuanyuan. Simulation and research of battery simulator based on sliding mode control[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(5)：47-50.
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212212
中文引用格式：胡霞，曹文章，戴袁园. 基于滑模控制的电池模拟器仿真与研究[J].电子技术应用，2022，48(5)：47-50.
英文引用格式：Hu Xia，Cao Wenzhang，Dai Yuanyuan. Simulation and research of battery simulator based on sliding mode control[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(5)：47-50.
Simulation and research of battery simulator based on sliding mode control
Hu Xia，Cao Wenzhang，Dai Yuanyuan
School of Electrical and Information Engineering，Anhui University of Science and Technology，Huainan 232000，China
Abstract：Based on the current reversible chopper circuit, the Buck-Boost converter is constructed by sliding mode control method, and a battery simulator with two-way current flow in topological structure is implemented to simulate the charging and discharging process of the battery. Buck circuit is formed when the capacitor voltage is higher than the battery voltage, and Boost circuit is formed when the capacitor voltage is lower than the battery voltage. Compared with the traditional Pi Control, the sliding mode control has better robustness and dynamic performance when the load fluctuates than the PI Control. On the basis of theoretical analysis, the experimental results are obtained by simulation software.
Key words :current reversible chopper circuit；sliding mode control；battery simulator；Buck-Boost converter
0 引言
电池模拟器是用来模拟电池充电、放电特性的设备，储能技术是解决可再生能源并网难题的关键技术，若使用储能电池原型进行研究，一方面采购费用高，另一方面研究时电池损坏研究成本也比较大，所以有必要使用电池模拟器来代替储能电池原型进行研究与试验。目前电池模拟器的不足之处之一为拓扑不足，在不控整流器+DC/DC变流器的拓扑能量只能单向流动，无法双向流动，只能模拟电池的放电工况，无法模拟电池其他工况，故对可冲可放电池模拟无能为力[1-4]。本文采用电流可逆斩波电路，它是将降压斩波电路与升压斩波电路组合在一起，电流可正可负[5]可以模拟出电池充电放电过程。同时本文采用滑模变结构控制方法，这种控制策略与其他控制的不同之处在于系统的“结构”并不固定，而是可以在动态过程中根据系统当前的状态有目的地不断变化，迫使系统按照预定“滑动模态”的状态轨迹运动[6-7]。与传统的PI控制相比，滑模控制的鲁棒性、动态性能更好，通过仿真实验结果对比验证了滑膜控制的优越性与电池模拟器电流可正可负的可行性。
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作者信息：
胡 霞，曹文章，戴袁园
(安徽理工大学 电气与信息工程学院，安徽 淮南232000)
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