電子功率諧振變換器建模與控制的研究.pdf

1、該文主要研究諧振軟開(kāi)關(guān)DC-DC變換器的建模與非線性控制等問(wèn)題.主要的工作包括以下幾個(gè)方面:由于開(kāi)關(guān)元件和諧振環(huán)節(jié)的存在,準(zhǔn)諧振變換器是一個(gè)時(shí)變的非線性離散系統(tǒng),其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜,難以建立一個(gè)實(shí)用的大信號(hào)模型.對(duì)于此該文提出利用電路拓?fù)浜?jiǎn)化原理來(lái)建立其大信號(hào)非線性動(dòng)態(tài)模型,并對(duì)該模型進(jìn)行穩(wěn)態(tài)性能及動(dòng)態(tài)特性分析;仿真結(jié)果表明該建模方法的有效性.該文首次將變結(jié)構(gòu)建模理論和滑?？刂评碚撓到y(tǒng)的引入到準(zhǔn)諧振變換器的建模與控制中.針對(duì)準(zhǔn)諧振變換器有四

2、個(gè)不同的工作模態(tài),具有變結(jié)構(gòu)、強(qiáng)非線性的特點(diǎn),文中利用變結(jié)構(gòu)建模理論建立了其精確的大信號(hào)模型,無(wú)需做任何簡(jiǎn)化,適合滑?？刂?在設(shè)計(jì)滑?？刂茣r(shí),值得注意的是對(duì)應(yīng)于不同工作模態(tài)下的變結(jié)構(gòu)模型,需考慮分別選擇切換面函數(shù),并根據(jù)到達(dá)條件求得控制律.文中還詳細(xì)討論了準(zhǔn)諧振變換器滑動(dòng)模態(tài)的動(dòng)態(tài)品質(zhì),分析推導(dǎo)出到達(dá)時(shí)間的計(jì)算公式,并指出將最佳阻尼比作為電路參數(shù)設(shè)計(jì)的依據(jù)時(shí),可以保證準(zhǔn)諧振變換器在趨近運(yùn)動(dòng)階段有較短的到達(dá)時(shí)間、在滑動(dòng)模態(tài)階段有較小的超調(diào)

3、量,從而有良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì).從控制角度出發(fā),準(zhǔn)諧振變換器是一個(gè)高階非線性系統(tǒng),在實(shí)際控制過(guò)程中需要調(diào)頻,且在控制過(guò)程中每個(gè)諧振周期內(nèi),輸出電壓都會(huì)存在大量的紋波.為了調(diào)整輸出電壓及解決紋波問(wèn)題,該文采用注入阻尼以穩(wěn)定的無(wú)源性控制理論設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋控制器:即通過(guò)注入需要的阻尼項(xiàng),適當(dāng)配置系統(tǒng)能量耗散方程中的"無(wú)功力",迫使系統(tǒng)總能量跟蹤預(yù)期的能量函數(shù),使得閉環(huán)控制系統(tǒng)是無(wú)源的.近年來(lái),低輸出電壓和大輸出電流的負(fù)載條件對(duì)開(kāi)關(guān)變換器提出了要求.串

4、聯(lián)諧振變換器(SRC)以準(zhǔn)正弦型電流波形工作,輻射功率小,控制理論較為成熟,越來(lái)越受到行家的青睞.該文將滑?？刂评碚撘氲饺珮蚴酱?lián)諧振變換器中,獲得了較為理想的控制結(jié)果.為了調(diào)整輸出電壓及解決紋波問(wèn)題,該文從能量守衡的角度設(shè)計(jì)串聯(lián)諧振變換器的無(wú)源性狀態(tài)反饋控制器.無(wú)源性方法可以充分利用物理系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),為李亞普諾夫函數(shù)的構(gòu)造提供信息.文中在建立EL模型基礎(chǔ)上,利用諧波分析法將電路模型化簡(jiǎn)成適合無(wú)源性控制的形式;其次利用"注入阻尼