限幅控制在DC-DC变换器中的应用.pdf

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1、第19卷第6期电机与控制学报V01．19No．62015年6月ElectricMachinesandControlJune2015限幅控制在DC—DC变换器中的应用皇金锋，刘树林(1．西安科技大学电气与控制工程学院，陕西西安710054；2．陕西理工学院电气工程学院，陕西汉中723000)摘要：针对DC—DC变换器数学模型中的右半平面零点引起系统不稳定，输出电压产生负调，系统响应速度变慢等问题，提出一种非线性控制策略一限幅控制。以Boost变换器为研究对象，分析右半平面零点对系统暂态和稳态性能的影响。讨论占空比对系统非最小相位的影响以及对电路工作安全性的影响，给出占空比幅值限制范围。研究

2、结果表明通过对DC—DC变换器采用限幅控制，解决了非最小相位系统的稳定性问题，同时减小了系统的负调，提高了系统响应速度。仿真和实验结果验证了所提出控制方法的可行性。关键词：DC—DC变换器；非最小相位系统；负调；右半平面零点；限幅控制DOI：10．15938／j．emc．2015．06．0l1中图分类号：TM46文献标志码：A文章编号：1007—449X(2015)06-0069-07ApplicationoflimitationcontroltotheDC-DCconverterHUANGJin．feng，LIUShu．1in(1．SchoolofElectricalandContro

3、lEngineering，Xi’anUniversityofScience＆Technology，Xi’an710054，China；2．ScholofElectricalEngineering，ShaanxiUniversityofTechnology，Hanzhong723000，China)Abstract：Inordertosolvesysteminstabilitycausedbythefighthalfplanezerointhemathematicalmod—elofDC-DCconverter，negativeregulationofoutputvoltage，andsl

4、owsystemresponse，etc．Anonlinercontrolstrategywasproposed—limitcontro1．TheBoostconverterwasstudiedastheobject，andtheimpactoftherighthalfplanezerosonthetransientandsteadystateperformanceofthesystemwereanalyzed．Efectofnon--minimumphaseandtheinfluenceofcircuitworksafetywasdiscusseddutyrationinthesys·

5、-tem，andtherangeofdutycyclelimitingprinciplewasstudied．ResultsshowthatthroughtherestrictioncontroloftheDC-DCconverter，thenon—minimumphasesystemstabilitywassolved，thesystemnegativeaccentwasreduced，andthesystemspeedofresponsewasenhanced．Thesimulationandexperimentalresultsverifiedthefeasibilityofthe

6、proposedcontrolmethod．Keywords：DC—DCconverter；non-minimumphasesystems；negativeadjustment；zeroofrighthalfplane；limitationcontrol收稿日期2014—-08—-14基金项目国家自然科学基金(50977077；51277149)作者简介皇金锋(1978一)，男，博士研究生，副教授，研究方向为Dc—Dc变换器建模与控制；刘树林(1964一)，男，教授，博士生导师，研究方向为本质安全开关变换器分析与设计。通讯作者刘树林70电机与控制学报第19卷O引言)(1一Ls)(S)一D

7、C—DC开关变换器中除Buck变换器及衍生+去s。拓扑外，其余的如Boost、Buck—Boost、Cuk、Sepic、Zeta及其衍生拓扑都是非最小相位系统(non—minimumphasesystems)，即该控制系统数学模型具有位于．s右半平面上的零点。具有非最小相位特性的系统在控制工程中普遍存在，例如鱼雷定深系统、飞行器陀螺仪、潜水艇、流体动力机械控制系统、电图1Boost变换器力电子系统等J。DC—DC变换器的非最小相位系