帶恒功率負(fù)載的DC-DC變換器微分平坦建模與控制.pdf

1、隨著電力電子功率變換拓?fù)淙找鎻?fù)雜化，多級(jí)級(jí)聯(lián)式DC/DC變換器系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題越來越受到廣泛的關(guān)注。能輸出穩(wěn)定電壓的DC/DC變換器模塊，本身就相當(dāng)于恒功率負(fù)載，其具有的負(fù)阻抗特性使得線性化后的級(jí)聯(lián)系統(tǒng)成為非最小相位系統(tǒng)，因而采用常規(guī)的PI調(diào)節(jié)器構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)很難保證具備較好的動(dòng)靜態(tài)性能。基于微分平坦理論的非線性控制方法能夠完整地描繪系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移軌跡和控制規(guī)律，并且在選擇適當(dāng)?shù)钠教馆敵隽康幕A(chǔ)上，能夠?qū)⒕邆鋸?qiáng)非線性特征的DC/DC變換

2、器系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為線性系統(tǒng)，方便采用李雅普諾夫定理設(shè)計(jì)相對應(yīng)的控制器。結(jié)果表明，基于該理論設(shè)計(jì)的非線性控制器能使帶恒功率的交直流變換器穩(wěn)定、可靠、性能更優(yōu)。
　　本文采用兩級(jí)DC/DC變換器為研究對象，前級(jí)采用單管Boost電路作為源變換器，后級(jí)采用能輸出穩(wěn)定電壓的BUCK變換器作為恒功率負(fù)載。在選擇輸入功率作為平坦輸出量的基礎(chǔ)上，將源變換器的狀態(tài)空間方程轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂形⒎制教固卣鞯臄?shù)學(xué)模型。之后，詳細(xì)地介紹了采用李雅普諾夫函數(shù)設(shè)計(jì)控制器的

3、過程以及采用改進(jìn)型蟻群算法對控制器中的未知參數(shù)加以確定、尋優(yōu)的方法，并通過芭芭拉引理證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后，采用MATLAB/SIMULINK對帶恒負(fù)載的Boost變換器微分平坦閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，結(jié)果表明該控制規(guī)律是可行、有效的。
　　本文第三、四章集中介紹了能驗(yàn)證該控制方案的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的軟硬件設(shè)計(jì)過程.最后，在實(shí)驗(yàn)室研制出了一臺(tái)能輸出恒定的100W～150W的級(jí)聯(lián)樣機(jī)。對試驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行測試，獲取到了相關(guān)實(shí)驗(yàn)波形和數(shù)據(jù)，且實(shí)驗(yàn)結(jié)