试析功率变换器的能量成形控制研究

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1、青岛大学硕士学位论文功率变换器的能量成形控制研究姓名：王勇申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：于海生20080607摘要运用一种新型的端口受控耗散哈密顿(PCHD)系统能量成形原理，研究了两种非线性控制系统Buck．Boost变换器和三相电压型AC．DC变换器的建模与反馈控制问题。同时，对所设计的控制系统在MATu旧／sIMULINK软件环境下进行了仿真研究，仿真结果验证了所设计控制系统的优良性能。首先，综述了功率变换器控制策略的国内外发展动态，并从以下三个方面进行了分析：常规控制方法、现代控制方法、新型控制方法。更进一步，介绍了欧拉一拉格朗日(EL)系统和PCHD系统的能量成

2、形控制方法的发展状况，给出了系统的无源性、稳定性、耗散性的定义，介绍了能量成形和能量平衡方程，并给出了PCHD系统控制器的设计方法和反馈镇定理论。其次，分析了PCHD系统的重要特性，从能量平衡的观点出发，分别建立了Buck．Boost变换器和三相电压型AC．DC变换器的PCHD数学模型。为了解决问题，在原始数学模型的基础上，分析并建立了两种功率变换器相应的PCHD系统状态空间平均℃SSA)模型。第三，采用能量成形控制方法，在PCHD系统的SSA模型基础上，分别给出了两种功率变换器的控制器求取过程，此外，对于Buck—Boost变换器，引入扩展积分控制环节，对系统再次进行建模和控制器求取。利用M

3、ATL墟／SIMULINK仿真软件，对已求取的反馈控制系统进行仿真研究，仿真结果表明，无论是Buck．Boost变换器还是三相电压型AC．DC变换器，按照PCHD系统能量成形理论所求取的控制器，对负载扰动及参数变化均具有较强的抑制能力，得到了很好的效果。最后，总结了论文的主要研究工作和结论，并提出了将来有待解决的问题。关键词：功率变换器；能量成形；哈密顿系统：建模；控制AbstractApplyinganovelenergy-shapingtheoryofport-controlledHamiltoniandamping(PCHD)systems，themodelingandfeedbackc

4、ontrollingofbothBuck—Boostconverterandthree-phasevoltage—souro．．2AC—Deconverterarepresented．Also，inthecomputerflatMATLAB／SIMULINK,thesimulationofHamiltoniancontrolsystemsisestablishedandresearched．Throughthesimulationresultsitisknownthatthecontrollersofthesystemsdesignedarefineenough．Primarily,werev

5、iewthedevelopmentofcontrolstrategiesforpowerconverter．Theanalysisismadeinthreeaspects，thegeneralcontrolstrategies，thepresentcontrolstrategies，andthenewtypecontrolstrategies．Furthermore，theenergyshapingcontrolmethodsofEuler-Lagrange(EL)andPCHDsystemsareintroducedinthispaper．Alsotheprecisedefinitionso

6、finput-outputstability,passivity,dissipation，energy-shapingandenergy-balancingequationsareintroduced．Consequently,controllerdesigningtheoryandfeedbackstabilizationtheoryaregiven．Ontheotherhand,someimportantpropertiesofthePCHDsystemsareanalyzed，andfrom锄energy-balancingview,thePCHDmathematicsmodelsofB

7、uck-Boostconverterandthree-phasevoltage-sourceAC-DCconverterareestablished．Inordertosolvetheproblem,thePCHDsystem’Sstatespaceaveraging(SSA)modelsofthebothtwopowerconvertersareanalyzedandgivenoutrespec