非線性控制策略在DC-DC電力電子變換器中的應(yīng)用.pdf

1、DC-DC變換器在航空航天、工業(yè)以及家用電器等領(lǐng)域的開(kāi)關(guān)電源以及特殊電源中得到廣泛應(yīng)用。迄今為止，對(duì)DC-DC變換器的研究多局限于波形分析法。不可否認(rèn)，波形分析法對(duì)于指導(dǎo)DC-DC變換器的工程實(shí)際設(shè)計(jì)與調(diào)試起到了舉足輕重的作用。但波形分析法難以對(duì)影響DC-DC變換器性能的各物理量加以進(jìn)一步分析。除此之外，為確保DC-DC變換器性能，傳統(tǒng)DC-DC變換器多采用在工作點(diǎn)附近的小信號(hào)線性模型設(shè)計(jì)控制器。這種控制器只能確保工作點(diǎn)附近的局部穩(wěn)定性

2、，對(duì)于輸出電壓(或電流)固定且負(fù)載(或輸出電源電壓)變化范圍較小的DC-DC變換器而言基本滿足系統(tǒng)的要求。但對(duì)于工作點(diǎn)變化范圍較大的航空航天等特殊領(lǐng)域，難以實(shí)現(xiàn)全局穩(wěn)定性，因而上述方法難以奏效。 為了解決這些問(wèn)題，本文針對(duì)DC-DC變換器涉及離散與連續(xù)變量(即混雜系統(tǒng))的具體特點(diǎn)，對(duì)DC-DC變換器的狀態(tài)空間平均模型進(jìn)行了討論。在此基礎(chǔ)上，利用目前控制領(lǐng)域比較流行的非線性控制策略對(duì)DC-DC變換器的控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì)。旨在實(shí)現(xiàn)全局

3、穩(wěn)定性，確保工作點(diǎn)變化范圍內(nèi)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并提高系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能。本文主要采用了下列兩種非線性控制方法：無(wú)源性控制和滑模控制。無(wú)源性控制的基本思想是配置與系統(tǒng)全局穩(wěn)定性無(wú)關(guān)的“無(wú)功力”，使系統(tǒng)滿足無(wú)源性條件。但傳統(tǒng)的無(wú)源性控制器使系統(tǒng)在參數(shù)及擾動(dòng)變化較大時(shí)魯棒性較差，為提高系統(tǒng)性能，本文引入一種結(jié)合積分作用的改進(jìn)型無(wú)源性控制方法。仿真實(shí)驗(yàn)表明改進(jìn)型無(wú)源控制方法能夠增強(qiáng)系統(tǒng)魯棒性，并可調(diào)高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 滑?？刂品椒ň哂许憫?yīng)快

4、以及對(duì)系統(tǒng)參數(shù)和外界擾動(dòng)的強(qiáng)魯棒性等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是在實(shí)際滑?？刂浦写嬖谡耦潌?wèn)題。本文結(jié)合無(wú)源性控制和滑?？刂茖?duì)DC-DC變換器的控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，仿真結(jié)果表明：該方法能夠在一定程度上消除滑模振顫，但系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間較單純滑模控制偏長(zhǎng)。 為了驗(yàn)證上述控制器在實(shí)際電路中的有效性，本文專(zhuān)門(mén)制作了采用非線性控制策略的Boost變換器樣機(jī)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：改進(jìn)型無(wú)源性控制器可以確保系統(tǒng)較快速達(dá)到給定值并平穩(wěn)運(yùn)行，且魯棒性能較PI控制器效果強(qiáng)；滑模