基于能量成形的功率变换器非线性控制

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1、摘要Dc／Dc变换器是一种典型的非线性对象，本文主要针对Boost和Cuk变换器，运用端口受控哈密顿系统理论中的互联和阻尼配置的无源性控制(IDA—PBC)方法进行了控制系统设计，同时对所设计的控制系统在Matlab／Simulink豹软件环境下进行仿真，通过仿真结果验证了所设计的控制系统的正确性．本文对Dc／Dc变换器中各种线性和非线性控制方法进行了回顾，讨论了端口受控哈密顿系统控制方法的优越性，并指出现有相关文献仅研究了Dc／Dc变换器中的一些无源性控制实例，没有进一步讨论哈密顿系统理论中的互联和阻尼配置的无源性控制方法，且控制效果也有进一步改善的潜力

2、。本文主体部分首先介绍了耗散系统和一类无源系统——哈密顿系统的一些基础知识。对这类系统的属性，出于稳定控制的考虑，我们从能量成形的角度进行了研究，介绍了无源系统的稳定性定理和耗散系统的稳定性定理，讨论了耗散的端口受控哈密顿系统的反馈镇定方法。其次对两种基本硬开关变换器Boost和Cuk变换器的互联和阻尼配置的无源性控制(IDA—PBC)方法进行了研究，同时解决了包括反对称矩阵，阻尼矩阵的配置，期望能量函数的选择，平衡点的求取，稳定性分析等问题。利用Matlab／Simulink仿真软件，进行了仿真应用研究。最后，利用TMSLF2407数字信号处理平台对Bo

3、ost变换器的控制系统进行了实验方案分析研究。论文最后对全文所作的工作进行了总结，并指明了未来的研究方向。关键词：Dc／Dc变换器；哈密顿系统；能量成形；控制AbstractDC／】)Cpowerconvefterisoneoftypicalnonlinearsystems．it’Scontrolproblemhasattractedmanyresearchers．Inthispaper,anovelcontrolmethodPort-ControlledHamiltonian(PCmsystemcontrolhasbeenusedtocontrolthe

4、BoostandCukconverter,andthemainmethodistheintercormectionanddampingassignmentpassivity-basedcontrolmethodinthetheoryofHamiltoniansystems．InMatlab／Simulink，themodelsofHamiltonlancontrolsystemsareestablished．111esimulationresultsshowthatthecontrolsystemsarecorrect．Firstofa11．weintro

5、ducedsomebasicinformationofdissipationsystemandakindofpassivitysystem--Hamiltoniansystem．Weresearchthesesystemsusingthemethodofenergyshapingfromthestabilization．Wehaveintroducedthestabilitytheoryofthepassivitysystemandthestabilitytheoryofthedissipationsystem．Wehavediscussedthefeed

6、backstabilizationtheoryofthePort-ControlledHamiltoniansystemwithdissipation．Secondly，weestablishedthemodelofBoostandCukconverterinthet}leoryoftheport—controlledHamiltoniansystem．Meanwhilewehaveusedtheinterconnectionanddampingassignmentpassivity·basedcontrolmethodtoworkoutthecontro

7、llerofthepowerconvertersystems．WeanalyzedthecharacteristicsofthePCHmodelofDC／DCconverteLTheseincluded：energybalance，dissipation，passivityetc．Thirdly,weusedtheTMSLF2407DSPcircuittorealizethecontrollerofBoostconverter．111econclusionoftheresearchWOrkinthisdissertationiSmadeandthefutu

8、reresearchdirectioniSgivenoutalso