三電平Buck直流變換器的二階滑?？刂?pdf

1、高電壓輸入、中大功率輸出的應用場合越來越多，而功率開關(guān)器件的耐壓和載流能力卻沒有取得大的突破，傳統(tǒng)兩電平Buck直流變換器難以滿足高壓大功率電能變換要求，但是多電平Buck直流變換器能解決這一難題。三電平Buck直流變換器相對于傳統(tǒng)的兩電平Buck直流變換器有著諸多優(yōu)勢：開關(guān)管上承受的電壓應力減半、有效切換頻率為開關(guān)頻率2倍、濾波電感、電容尺寸更小以及能量密度更高。然而，三電平Buck直流變換器是典型的非線性系統(tǒng)，開關(guān)數(shù)目多，在多個模態(tài)

2、間切換工作，輸出電壓與飛跨電容電壓耦合，控制難度大。論文研究三電平Buck直流變換器的二階滑模控制方法，提高了變換器動態(tài)響應速度和對參數(shù)變化的魯棒性。論文研究與設(shè)計工作如下：
　?、傺芯咳娖紹uck直流變換器的工作原理、控制難點，理論分析其相對于傳統(tǒng)兩電平Buck直流變換器的優(yōu)勢，分析比較已有三電平Buck直流變換器的控制方法，提出對三電平Buck直流變換器的二階滑?？刂?，分析輸出電壓最優(yōu)相軌跡，并推導出對應的最優(yōu)切換系數(shù)。

3、r>　?、谠O(shè)計一種既能用二階滑?？刂品椒焖僬{(diào)節(jié)輸出電壓又能平衡飛跨電容電壓的有限狀態(tài)機控制器，該控制器利用飛跨電容電壓誤差，在輸出電壓相軌跡的切換條件中引入比例控制來調(diào)整飛跨電容充放電時間，平衡飛跨電容電壓，仿真驗證控制器的有效性，并對該控制器的性能進行理論分析。
　?、坩槍诒壤刂频挠邢逘顟B(tài)機控制器的不足，設(shè)計改進型控制器，該控制器通過冗余模態(tài)的替換將飛跨電容電壓限制在一個小的界限之內(nèi)，避免了飛跨電容電壓紋波幅值過大對輸出

4、電壓性能的影響，得到紋波一致性更高的輸出電壓波形，仿真驗證該控制器的性能。即使在開關(guān)管特性存在差異、大負載電流的惡劣條件下，該控制器仍有良好的控制性能，克服了基于比例控制的有限狀態(tài)機控制器的不足。
　?、茉O(shè)計三電平Buck直流變化器控制系統(tǒng)硬件電路，搭建實驗平臺，在Cyclone IV FPGA中實現(xiàn)兩種控制器，驗證了兩種控制器的性能，并分析比較實驗結(jié)果。
　　仿真和實驗結(jié)果表明兩種控制器都實現(xiàn)了對三電平 Buck直流變換器