雙向DC-DC變換器混雜控制研究.pdf

1、雙向DC-DC變換器，可實(shí)現(xiàn)能量變換的雙象限運(yùn)行，在能量需要雙向流動(dòng)的場合，可以大幅減輕系統(tǒng)的體積、重量及成本，因此在電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)、分布式發(fā)電、電能質(zhì)量調(diào)節(jié)、可再生能源發(fā)電等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而在雙向DC-DC變換中，由于功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)，因而使得電路的拓?fù)洳辉俟潭ú蛔?，而是隨著開關(guān)狀態(tài)的變化而變化，因此雙向DC-DC變換器是一類典型的混雜系統(tǒng)——切換線性系統(tǒng)，由連續(xù)子系統(tǒng)和離散子系統(tǒng)相互耦合而成。傳統(tǒng)的建模和控制方

2、法沒有考慮雙向DC-DC變換器固有的混雜特性，因此具有明顯的局限性。
　　本文研究了雙向DC-DC變換器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，根據(jù)能量流動(dòng)方向的不同分為Buck和Boost兩種工作方式，再根據(jù)拉格朗日和哈密爾頓方程分別建立變換器的數(shù)學(xué)模型。在建立系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，引入切換線性系統(tǒng)理論，從系統(tǒng)論的角度分析兩種工作方式下系統(tǒng)的能控性和能觀性。
　　針對(duì)雙向DC-DC變換器的混雜特性，根據(jù)混雜自動(dòng)機(jī)理論建立變換器在Buck和Boost兩種工

3、作方式下的混雜自動(dòng)機(jī)模型，從而將控制算法的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為混雜自動(dòng)機(jī)邊界條件的選取，而邊界條件的選取采用電路理論法。在MATLAB/Stateflow仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)混雜控制算法進(jìn)行了仿真，其結(jié)果說明所設(shè)計(jì)的控制算法具有良好的控制性能。
　　本文最后設(shè)計(jì)了一臺(tái)雙向DC-DC變換器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，然后利用此樣機(jī)對(duì)混雜控制算法進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的混雜控制算法能夠?qū)崿F(xiàn)電感電流連續(xù)(CCM)和電感電流斷續(xù)(DCM)全范圍內(nèi)的穩(wěn)定運(yùn)行