boost型开关功率变换器区域自适应控制研究

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1、Boost型开关功率变换器区域自适应控制研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：胡书昌指导教师：周雒维教授专业：电气工程学科门类：工学重庆大学电气工程学院二O一五年四月RegionAdaptiveControlStrategyforBoostSwitchingPowerConverterAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofElectrica

2、lEngineeringByHuShuchangSupervisedbyProf.ZhouLuoweiSpecialty:ElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015中文摘要摘要开关功率变换器的稳定性问题一直是学者们关注的重点，特别是当变换器应用于直流分布式供电系统以及新能源发电系统中时，系统的输入或输出处于大范围动态变化中，系统稳定性问题变得更为突

3、出。此外，基于某个工作点设计的线性控制器难以满足变换器的大范围稳定性要求。为此本文将探讨一种基于区域自适应的控制方法，提高变换器系统对工作点波动的适应能力，以实现系统的稳定性能改善。首先，论文给出了一种开关功率变换器的稳定边界确定方法。在传统小信号线性模型基础上得到了Boost变换器系统的闭环特征方程，基于劳斯判据导出决定系统稳定边界的不等式方程组，采用数值法求解得到系统的稳定区域，由此确定出系统的稳定工作边界，仿真和实验验证了理论结果的正确。所得变换器稳定边界为控制器的设计提供了理论依据。其次，

4、将区域自适应控制应用到平均电流Boost变换器中完善了多点自适应控制的应用范围，并引入了变换器稳定边界以确定子工作点。主要思路是以变换器稳定边界为依据对变换器的工作区间进行划分，确定出子工作点的位置，分别设计子工作点上的补偿器最终构成区域自适应控制器。仿真和实验结果表明，区域自适应控制能够拓宽变换器的工作范围。最后，针对传统的区域自适应控制中结构切换所存在的扰动影响，提出了区域自适应控制的改进切换方式。对比分析了传统切换结构和所提的改进切换结构的切换扰动量，给出了影响扰动量的参数。仿真和实验结果表

5、明，所提的改进切换结构的扰动量小，对输出电压也基本没有影响。结合所提的改进切换结构重新构建区域自适应控制，仿真和实验结果表明，与传统区域自适应控制相比所提改进控制的动态响应得到大幅改善，同时稳定工作范围得到进一步拓宽。关键词：开关功率变换器，稳定工作范围，切换扰动，区域自适应控制，双环控制I英文摘要ABSTRACTThestabilityofpowerconverteristhefocusofscholars.EspeciallyinDCdistributedpowersystemandnewen

6、ergypowergeneration,thestabilityofpowerconverterisbecomingmoreprominentastheinputandoutputofthesystemisinawiderangofdynamicchanges.Sothepowerconverterbasedonsmallsignallinearmodelcannotensureitsperformance.Thispaperfocusononecontrolmethodbasedonregion

7、adaptivetoensureitsabilitytoadaptsystemworkingpointvaryandimproveitsperformance.Firstly,amethodtodeterminatetheboundaryofpowerconverterisproposed.BasedontraditionalsmallsignallinearmodelofBoostconverter,theclosedloopcharacteristicequationofsystemisded

8、ucted.Wecanobtainthestabilityboundaryinequalityequationsusingtherouthcriterion.Usingthenumericalmethodtosolvetheseinequalityequations,wecangettheboundaryofswitchingpowerconverterintheend.Simulationandexperimentresultsproveitscorrectness.Thebou