基于重复控制的buck-boost矩阵变换器控制策略研究

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1、密级：公开硕士学位论文中图分类号：TM46基于重复控制的Buck-Boost矩阵变换器控制策略研究学位类型：专业学位学科（专业学位类别）：控制工程领域工程硕士作者姓名：唐水平导师姓名及职称：张小平教授实践导师姓名及职称：学院名称：信息与电气工程学院论文提交日期：2015年6月1日基于重复控制的Buck-Boost矩阵变换器控制策略研究学位类型：专业学位学科（专业学位类别）：控制工程领域工程硕士作者姓名：唐水平作者学号：13020401009导师姓名及职称：张小平教授实践导师姓名及职称：学院名称：信息与电气工程学院论文提交日期：2015年6月1日学位授予单位：湖南科技大学Stud

2、yofBuck-BoostMatrixConverterControlBasedonRepetitiveControlStrategyTypeofDegreeMasterofEngineerDisciplineMasterControlEngineeringCandidateTangShuipingStudentNumber13020401009SupervisorandProfessionalTitleZhangXiaopingProfessorPracticeMentorandProfessionalTitleSchoolSchoolofInformationandElec

3、tricalEngineeringDateJune.1,2015UniversityHunanUniversityofScienceandTechnology摘要矩阵变换器是一种具有简单拓扑结构和诸多优良电气特性的“绿色”变频器，但因存在电压传输比低等缺陷而限制了其推广应用。为此，研究者提出了一种称为Buck-Boost矩阵变换器(Buck-Boostmatrixconverter,BBMC)的新型主电路拓扑结构，该结构有效克服了传统矩阵变换器存在的电压传输比低的问题。而针对该拓扑结构，目前已研究采用了多种控制策略并取得了一定的控制效果，但同时各控制策略也都存在输出电压稳态误差

4、较大的问题，即其实际输出电压与其参考电压之间存在较大的稳态跟踪误差。文中对该控制策略的基本原理进行了说明，对其具体设计方法进行了深入研究，并对其控制效果进行了仿真与实验验证，结果证明了该控制策略的有效性和可行性。论文主要内容安排如下：1、首先简要介绍了电力变换器的发展概况，接着阐述了矩阵变换器的研究现状及国内外在提高矩阵变换器电压传输比方面所开展的主要工作，介绍了BBMC的基本特点、常用控制方法及存在的问题，并提出论文拟采用的控制方法，最后介绍了论文的基本结构和主要内容。2、阐述了BBMC的结构特点和工作原理，同时根据其主电路结构分为整流级和逆变级两部分并可独立控制的特点，分别

5、介绍了其整流级和逆变级已研究采用的控制策略的基本原理与设计方法。3、针对BBMC逆变级存在输出电压稳态误差较大的问题，提出采用基于重复控制与PI控制结合的复合控制策略，阐述了该控制策略的基本原理和具体设计方法，并采用Matlab/Simulink对其控制效果进行了仿真验证，同时与双闭环控制策略进行了对比分析。4、鉴于BBMC输出电压的稳态误差等性能指标与其复合控制策略的相关控制参数相关，提出采用带动态惯性权重因子和学习因子的遗传免疫微粒群算法（ParticleSwarmOptimization,PSO）对其控制参数进行优化，并对优化结果进行了仿真验证。5、采用DSP作为系统控制

6、器、以MOSFET作为主电路功率开关，研制了BBMC实验装置，对上述理论分析进行了实验验证。关键词：Buck-Boost矩阵变换器；重复控制；遗传免疫PSO；仿真及实验iABSTRACTMatrixconverterisagreeninverterwithsimpletopologyandmanyexcellentelectricalcharacteristics,butitwaslimitedinapplicationforshortcomingslikelowvoltagetransferratio.Forthisreason,anewtypeofmaincircuitto

7、pologycalledBuck-BoostMatrixConverterisproposed,whicheffectivelyovercometheproblemoflowvoltagetransferratioexistedinconventionalmatrixconverter.Andforthistopology,avarietyofcontrolstrategiesisstudiedwithsomedegreeofcontroleffects.Butthereisaproblem