功率變換器的區(qū)域系統(tǒng)建模及控制方法研究.pdf

1、功率變換器的區(qū)域系統(tǒng)建模及控制方法研究重慶大學碩士學位論文學生姓名：劉冬春指導教師：楊天怡教授專業(yè)：控制科學與工程學科門類：工學重慶大學自動化學院二O一一年四月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要功率變換器在工業(yè)、航天等領域的開關電源中得到廣泛應用，與其相關的建模及控制方法的研究也經(jīng)過了快速發(fā)展，但其至今仍然是研究人員重點研究的課題之一。由于功率變換器本質(zhì)屬于一個非線性時變的系統(tǒng)，具有復雜的動態(tài)特性，傳統(tǒng)的建模方法具有物理概念不清或者建立

2、模型困難等缺點，傳統(tǒng)的線性控制方法無法滿足強非線性的系統(tǒng)，而常規(guī)的非線性控制方法只考慮了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和跟蹤性等，忽略了與能量的相關性和閉環(huán)系統(tǒng)的物理特性，這些都極大地制約了人們對此類系統(tǒng)的設計與研究。區(qū)域系統(tǒng)是一類廣義的無源耗散的正定系統(tǒng)，廣泛應用于各種各樣的數(shù)學建模領域中，比如交通流模型、藥物代謝動力學模型等，但至今還沒有人將其應用于電力電子領域中來。而將功率變換器利用區(qū)域系統(tǒng)的方式進行建模，得到的模型簡單、準確，進而以能量為狀態(tài)變量

3、設計的控制算法本質(zhì)上是一種非線性控制，該控制策略簡單容易實現(xiàn)，并且基于能量的觀點，穩(wěn)定性明顯，對系統(tǒng)參數(shù)的變化以及外來的擾動具有比常規(guī)控制方法更強的魯棒性。論文首先對區(qū)域系統(tǒng)這個新興的概念進行了介紹，對其國內(nèi)外的相關研究和現(xiàn)狀做了細致深入的概括和總結，對區(qū)域系統(tǒng)建模、有界性和基本的控制問題作了詳細的闡述。首次將區(qū)域模型的概念引入到功率變換器的建模中來，在狀態(tài)空間平均模型的基礎上，以每個儲能元件為區(qū)域、能量為狀態(tài)變量分別建立了Boost、

4、Buck、Cuk電路的區(qū)域模型，并利用Simulink仿真工具對所建立模型的有效性進行驗證。在此基礎上，提出一種基于能量的參數(shù)自整定模糊PID控制算法，詳細介紹了算法設計的全過程，對其控制效果進行了電路仿真并對結果進行了分析。結果顯示該控制算法具有較好的動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性，在有負載擾動的情況下魯棒性較強。與參數(shù)經(jīng)過優(yōu)化后的傳統(tǒng)PID控制算法相比較，論文所設計的控制方法在魯棒性、穩(wěn)定性和快速響應特性方面均有所提高。關鍵詞關鍵詞：功率變換器