DC-DC開關(guān)變換器大信號建模與控制研究.pdf

1、近年來，隨著新能源發(fā)電的大力發(fā)展，開關(guān)功率變換器的安全穩(wěn)定運(yùn)行成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。要使開關(guān)變換器大信號行為下穩(wěn)定運(yùn)行，尋找有效的建模方法與控制策略尤為重要。目前工程應(yīng)用中開關(guān)變換器的建模方法依然基于傳統(tǒng)小信號建模法，而此建模方法是基于單一穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)展開的，難以滿足大信號下的設(shè)計(jì)要求。為此，論文針對開關(guān)變換器的大信號行為，探索了開關(guān)變換器大信號行為下的數(shù)學(xué)模型，并尋求其大信號控制策略，以完善開關(guān)變換器的大信號建模與控制。
　　首先，

2、針對開關(guān)變換器工作點(diǎn)寬范圍變化的問題，基于小信號建模法對Buck變換器進(jìn)行了凸多面體大信號建模，并從頻域角度與時(shí)域角度，對Buck變換器凸多面體大信號模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果驗(yàn)證了模型的正確性與有效性。基于此模型，論文提出了一種工程化凸多面體大信號控制策略，該方法對變換器各子區(qū)間的線性模型分別設(shè)計(jì)了線性控制器，同時(shí)利用權(quán)函數(shù)將各路控制信號進(jìn)行加權(quán)，并以此作為總控制信號。該方法的優(yōu)點(diǎn)為：所需的主要理論仍為線性頻域理論，沒有涉及復(fù)雜的數(shù)

3、學(xué)處理；控制信號能快速跟蹤變換器工作點(diǎn)信息，對工作點(diǎn)變化具有天然自適應(yīng)特性；控制器從整體上保證了變換器在各工作點(diǎn)下的穩(wěn)定性。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法有效應(yīng)對了變換器的大信號行為，保證了變換器大信號行為下的穩(wěn)定性。
　　其次，將凸多面體大信號建模方法以及凸多面體控制器成功應(yīng)用于Boost變換器。首先詳細(xì)建立了Boost變換器的凸多面體大信號模型，并通過仿真驗(yàn)證了模型的正確性；其次基于此模型，將凸多面體控制器應(yīng)用于Boost變換器中

4、，仿真結(jié)果表明，凸多面體控制器能夠保證Boost變換器各工況下的穩(wěn)定運(yùn)行，相比與傳統(tǒng)的線性控制器，其性能得到大幅提升，同時(shí)證明了論文所提控制策略的可延續(xù)性。
　　最后，為了提高開關(guān)變換器凸多面體控制器性能，提出一種紋波電流調(diào)制控制新策略。該方法利用簡單的模擬電路近似實(shí)現(xiàn)了開關(guān)變換器動態(tài)過程的最優(yōu)化，同時(shí)將該控制策略應(yīng)用于凸多面體控制策略中，仿真結(jié)果表明，相比于傳統(tǒng)的PID控制器，開關(guān)變換器動態(tài)性能得到改善。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用所提控