基于直流变换器逆变器拓扑和滑模控制技术的研究

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1、浙江大学硕士学位论文摘要摘要近来，基于新概念的DC．AC逆变器的新颖拓扑越来越引起关注。由两组相同对称的舣向DC．DC变换器组成的DC-AC逆变器拓扑是一种新颖特殊的逆变器拓扑，它既具有DC．DC变换器的优点，而且可以实现高精度开关功率放大器等实际应用。功率放火器应用输出特性要求稳态尽可能高的精度，并且对于负载变化具有优良的瞬态响应。鉴_丁传统的PID控制策略往往整定不易、性能欠佳，对运行工况尤其是负载大幅度变化的适应性较差，变结构控制无论对于线性的还是非线性的系统都公认的具有鲁棒性好、可靠性高和控制算法简单等优点。因为功率开关变换器本身的开关1二作特性，它从本质上来说正是周期性的时变结构系

2、统．所以滑模控制策略是对功率变换器具有强适用性的控制方式。滑模控制相对于传统的控制方案的主要优势在于所具有的参变量的鲁棒性，具有良好的动态和稳态响应。而且滑模控制在DC．DC变换器控制、DC-AC变换器控制、有源滤波器控制、不间断电源(UPS)等许多场合中已经得到了广泛的研究。本文提出了一种基于新型拓扑结构和滑模变结构控制的正弦波功率放大器。此新型逆变器拓扑由两组完全对称独立工作的双向DC—DC变换器组成，并对新型组合式逆变器拓扑进行小信号建模和分析，并作为指导，设计了变换器LC参数。以Buck型组合式逆变器为实验原型，为了实现精确的功率放大和优秀的动态响应，采用了电容电压和电容电流反馈线性

3、组合的滑模控制策略，分析了滑模控制的存在性和稳定性条件，利用等效控制理论和菲力普夫理论，精确的推导了滑模控制系数。并且经反函数变换得到新型时不变滑模面，在此基础上分析了滑动模态区域和滑模运动轨迹。最后通过实验结果验证了分析和设计的正确性。关键词：逆变器：滑模控制；直流变换浙江大学硕十学位论文摘要AbstractTraditionalpowerinvertersfittedwithanoutputLCfilter，andcontrolledbyPWMmodemodulator,areabletobehaveashighACpoweroperationalamplifier．Usingthisc

4、oncept，DC／DCconverterscanalsoachieveDC—biasedsinusoidaloutputvoltage．RecentlyDC／DCconvertershavebeendiscussedforACsignaltrackingtask．Inrecentyears，newconceptualsinusoidaloutputDC—ACinvertertopologieshaveattractedspecialattention，whichmakeuseofnewlydevelopedpowerdevices．BuckDC-ACinverterisaspecialto

5、pologywithmeritsofBuckconverter，whichconsistsoftwoindependentbi-directionalBackconverters．TheBuckinvertercanbeusedinpoweramplifierandUPSapplicationsetc．AndboostinverterhasbeenstudiedinsuchwayBecauseclassicalPIDcontrolsystemisunabletoproducebetterperformancesforwide‘rangeloadchanges，advancedcontrolt

6、echniquesforthecontrolofpowerconvertersarebecomingmoreandmorepopular．Itisrecognizedthatvariablestructurecontrolsystemsresultinrobustandsimplecontrolimplementationforbothlinearandnon．1inearsystems．Powerelectronicconvertersareintrinsicallyperiodictime-variantstructuresystemsduetotheirinherentswitchin

7、goperation，sotheslidingmodecontrolapproachisastrongcandidatemethodfortheeonvertercontrollerdesign．TheSMChasbeenusedtomprovetherobustnessandthedynamicresponseinthedifferentconverterssuchasDC—DCconverters，inv