DC-AC逆变器系统有限时间控制方法研究

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1、学校代码：10286分类号：TP密级：公开UDC：学号：161377DC-AC逆变器系统有限时间控制方法研究研究生姓名：戴忱导师姓名：李世华教授杨俊副教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称控制科学与工程论文答辩日期2018年5月17日二级学科名称控制理论与控制工程学位授予日期2018年月日答辩委员会主席陈夕松评阅人盲审2018年5月21日硕士学位论文DC-AC逆变器系统有限时间控制方法研究专业名称：控制科学与工程研究生姓名：戴忱导师姓名：李世华教授杨俊副教授RESEARCHONDC-ACINVERTERSYSTEMSBASEDONFINITE-TIMEC

2、ONTROLTHEORYAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYDAIChenSupervisedbyProfessorLIShihuaAssociateprofessorYANGJunSchoolofAutomationSoutheastUniversityMAY2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的

3、研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等

4、部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：I东南大学硕士学位论文摘要由于电力电子技术的日渐成熟，开关电源在当今多个产业范畴的作用越来越重要。作为电能转换技术的焦点之一，DC-AC逆变器的应用在工业中得到了广泛普及。因此，亟待研究和设计具有良好的动、静态性能以及抗干扰能力的DC-AC逆变器控制算法。本文以单相全桥DC-AC逆变器为研究对象，从系统分析和控制器设计两个方面出发，设计先进的控制策略。本文的主要研究内容如下：一、介绍和分析单相全桥DC-AC逆变器的电路特性、拓扑结构和工作原理，利用基尔霍夫电压、电流定律和状

5、态空间平均法构建逆变器系统的动态模型。二、针对单相全桥DC-AC逆变器系统的输出电压跟踪控制问题，设计了基于有限时间高阶滑模观测器的通用型自抗扰控制算法。首先，针对系统中存在的多源干扰、不确定性及未知动态，引入集总扰动的概念，基于DC-AC逆变器的受扰系统动态模型，设计了有限时间高阶滑模观测器，在有限时间内对系统的集总扰动进行估计。其次，利用传统自抗扰控制理论，将集总扰动的估计值引入控制器的设计中，设计了通用型自抗扰控制器，实现对DC-AC逆变器系统输出电压的渐近跟踪控制。最后，给出了闭环系统的渐近时间稳定性分析，并且通过MATLAB/Simulink仿真和dSPACE实

6、验的对比研究，进一步验证了该复合控制算法控制DC-AC逆变器的有效性和可行性。三、为提高单相全桥DC-AC逆变器系统的输出电压跟踪控制性能，设计了基于有限时间高阶滑模观测器的连续终端滑模控制算法。首先，针对系统中的集总扰动，基于受扰系统的动态模型，设计了有限时间高阶滑模观测器。其次，利用传统终端滑模控制理论，并将集总扰动的估计值引入控制器的设计中，设计了连续终端滑模复合控制器，实现了对DC-AC逆变器系统输出电压的有限时间跟踪控制。最后，给出了闭环系统的有限时间稳定性分析，并且通过MATLAB/Simulink仿真和dSPACE实验的对比研究，进一步验证了该复合控制算法对

7、DC-AC逆变器的控制性能。四、为进一步提高单相全桥DC-AC逆变器系统的控制性能，设计了基于一致有限时间观测器的一致有限时间控制算法。首先，针对系统中的集总扰动，基于受扰系统的动态模型，设计了一致有限时间观测器，在一致有限时间内得到系统集总扰动的估计值。其次，利用传统有限时间控制理论，将观测器的输出值与控制器设计相结合，设计了一致有限时间控制器，实现对DC-AC逆变器系统输出电压的一致有限时间跟踪控制。最后，给出闭环系统的一致有限时间稳定性分析，并对所设计的控制算法进行了MATLAB/Simulink仿真，仿真结果充分证实了