直流變換器與逆變器級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的非線性特性及其控制研究.pdf

1、隨著分布式供電、新能源發(fā)電和電動(dòng)汽車系統(tǒng)等的不斷發(fā)展,級(jí)聯(lián)成為電力電子變換器越來越常見的連接方式,級(jí)聯(lián)系統(tǒng)所特有的非線性特性、動(dòng)態(tài)和穩(wěn)定性問題也隨之成為研究的熱點(diǎn)。電力電子變換器一般都是閉環(huán)調(diào)節(jié)控制,當(dāng)作為負(fù)載變換器時(shí)在輸入端便會(huì)表現(xiàn)出恒功率負(fù)載特性。如果沒有合理的控制方案,恒功率負(fù)載的時(shí)變負(fù)阻抗特性將可能引起前級(jí)變換器的輸出不穩(wěn)定甚至振蕩問題。
　　 電力電子變換器是典型的開關(guān)非線性系統(tǒng),基于傳統(tǒng)控制理論的線性化控制方案從本質(zhì)

2、上講不是最佳的控制方案,且在平衡點(diǎn)進(jìn)行線性化處理的系統(tǒng)小信號(hào)模型也無法解決大信號(hào)擾動(dòng)帶來的一系列問題。故基于非線性控制理論的非線性控制方法成為近年來的研究熱點(diǎn)。本文將非線性控制理論應(yīng)用到級(jí)聯(lián)系統(tǒng)前級(jí)直流變換器的建模與控制中,得到非線性控制策略,提高了系統(tǒng)的控制性能。
　　 以Boost變換器與逆變器組成的級(jí)聯(lián)系統(tǒng)為例,首先分析了后級(jí)逆變器作為負(fù)載對(duì)前級(jí)Boost變換器的影響:閉環(huán)控制的逆變器平均功率恒定,具有時(shí)變負(fù)阻抗特性,嚴(yán)重

3、影響了Boost變換器的閉環(huán)控制的穩(wěn)定性和輸出動(dòng)態(tài)特性。
　　 其次,選取新的狀態(tài)變量,利用狀態(tài)空間平均法對(duì)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行建模,得到系統(tǒng)的仿射非線性模型。理論證明該模型符合精確線性化的兩個(gè)條件,級(jí)聯(lián)系統(tǒng)經(jīng)過狀態(tài)反饋精確線性化變換為一個(gè)線性可控系統(tǒng)。
　　 最后分別利用經(jīng)典控制理論中典型二階系統(tǒng)的特性和最優(yōu)控制理論的線性二次型最優(yōu)控制的方法求得被轉(zhuǎn)換后的線性可控系統(tǒng)的最優(yōu)控制解,從而得到最終的非線性控制策略。兩種控制策略均用