耦合電感型Boost-Buck雙向直流變換器控制策略研究.pdf

1、雙向直流變換器可實現(xiàn)能量的雙向流動，即在保持輸入、輸出電壓極性不變的情況下，能根據(jù)負載需求改變電流的方向。在需要能量雙向流動的場合，可以大幅度減輕系統(tǒng)的重量、減小系統(tǒng)的體積及降低系統(tǒng)成本，因此在儲能系統(tǒng)、通訊站、電動汽車、電能質量調節(jié)、可再生能源發(fā)電等領域得到了廣泛的關注。目前國內外學者已對雙向直流變換器拓撲和相關控制策略進行了大量的研究。
　　在直流變換器中，由于功率器件工作在開關狀態(tài)，從而使得電路的結構會隨著開關狀態(tài)的變化而發(fā)

2、生變化。對于雙向直流變換器這一類典型的非線性系統(tǒng)而言，應用線性控制策略對其進行控制則達不到應有的控制目的（如動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能之間的矛盾等），如在大信號干擾時，可能導致輸出電壓（電流）畸變或者系統(tǒng)產生不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此，在對直流變換器進行控制時，常采用非線性控制策略，如單周期控制、滑?？刂?、模糊邏輯控制等。滑?？刂剖欠蔷€性控制策略中魯棒性最強的控制策略之一，具有響應速度快、對參數(shù)變化及擾動不靈敏等優(yōu)點。
　　論文以雙向直流變換器為研

3、究對象，通過對多種雙向直流變換器拓撲結構的分析與比較，結合中小功率場合（如通訊站，電動汽車雙電源等）的應用需求，選擇了新穎耦合電感型Boost/buck雙向直流變換器為主電路拓撲。
　　在對新穎耦合電感型 Boost/buck雙向直流變換器基本拓撲結構以及變換器在升壓及降壓狀態(tài)下的基本工作原理的學習和研究基礎上，驗證了利用等值電感代替耦合電感的可行性，得到了電壓增益、開關管電壓與電流應力等電路的重要相關性能指標表達式；設計了控制系

4、統(tǒng)中變換器的相關參數(shù)；建立了變換器的小信號模型并進行了降階處理。推導出變換器輸出電壓與占空比的傳遞函數(shù)，并詳細分析了系統(tǒng)在頻域中穩(wěn)態(tài)性能及動態(tài)性能。
　　針對耦合電感型 Boost/buck雙向直流變換器在開環(huán)時魯棒性不強等問題，提出了基于等效控制理論的定頻滑?？刂撇呗浴Ｔ诮祲籂顟B(tài)及升壓狀態(tài)下，分別采用直觀分析法與勞斯判據(jù)得到了系統(tǒng)控制系數(shù)的范圍，完成了控制器的設計。通過利用Matlab建立的耦合電感型Boost/buck雙向直流