基于动态补偿的CCM Boost变换器的最优控制.pdf

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1、辣技基于动态补偿的CCMBoost变换器的最优控制李春玲，石季英，武艳辉，王成山(天津大学，天津300072)摘要：针对BoostDC／DC变换器在抑制干扰方面存在的不足，建立了CCM(电流连续型)Boost变换器的以控制目标为平衡点的状态反馈精确线性化模型。得到反馈控制律。对于变换后的线性模型，引入了基于动态补偿扰动抑制的最优控制器的设计算法。实验结果表明。所述控制策略不仅能对变换器进行有效控制，使系统具有理想的稳态特性，在系统启动与负载干扰抑制方面也优于传统的Pl控制策略。关键词：BoostDc／DC变换器；精确线性化；动态补偿；线性二次型最优控制中图分类号：TM344文献标识码

2、：A文章编号：1002—087X(2014)02—0329—04OptimalcontrolofCCMBoostconverterbasedondynamiccompensationLIChun—ling，SHIJi·ying，WUYan—hui，WANGCheng-shan(TianjinUniversity,rianj~n300072,China)Abstract：ThedeficienciesinsuppressingdisturbanceofBoostconve~ersoperatinginCCM(currentconductionmode)wasconsidered，the

3、nthenonlinearafinemodelofCCM(currentconductionmode)conveaerbasedontheequilibriumpointwasformed．Thefeedbackcoeficientwasachieved．ThestatevariablefeedbackexactIinearizationmodelgroundedontheconceptofdifeomorphismandthephaseofdesignofalinearquadraticcostfunctionbasedondynamiccompensationwereintrod

4、uced．Simulationandexperimentalresultsshowthattheconvertercanbecontrolledeficiently．andastable—stateperformancecanbeachieved．AnditcouldbemorereliablethancOnventiOnaIPlcontrol。Keywords：BoostDC／DCconve~er；exactlinearization；dynamiccompensation；linearquadraticoptimalcontrolBoost型DC／DC变换器，由于其结构简单、控制

5、和分析方CCMBoost变换器的线性化模型。然后将基于动态补偿控制便，因此广泛应用于各类直流升压场合，也是在众多类型的变器的线性二次型最优控制策略引入到变换后的线性系统的高换器中最具发展前途的变换器【l_。随着其在特殊场合如新能源效与稳定控制中。因此，文中将CCMBoost变换器精确反馈线发电领域的应用，对变换器性能指标的要求也逐渐提高。性化模型与最优控制策略结合起来，形成了一套完整的非线变换器的建模和所采用的控制策略决定了系统的性能，性控制设计方法。而Boost开关变换器是一类强非线性系统[2-3]，因此，脱离变换由于输出电容电压很容易受到负载变化的影响，因此，通器模型，而仅将电容

6、电压作为输出量，并对其进行直接控制的过对BoostDC／DC变换器在启动及负载发生扰动的情况下进传统PI控制策略已经很难满足要求。为了适应新的发展形势，行仿真和实验，并在同一种情况下将本文所提方法与传统的在最近几年，已有一些研究人员将以微分几何为工具发展起PI控制方法进行比较，结果证明了所提控制方案的优越性。来的精确线性化方法引入到开关变换器的建模中]，从而将1BoostDC／DC变换器的基本工作原非线性控制问题转化为线性系统的控制器设计问题。这样，既理及其精确线性化简化了控制器的设计，又提高了系统的稳定性。然而，由于实Boost变换器的基本电路拓扑，如图1所示，其主要由电际系统中总

7、是存在外界干扰，这种不确定干扰的存在会对实感L、电容C、开关管0、二极管D和负载电阻R等元件组成。际的控制系统产生影响，有时甚至会使控制系统发散，因此在I『un为直流输入电压，％为输出电压，丘为电感电流。设计控制系统时还要考虑其鲁棒性。本文针对BoostDC／DC变换器独特的电路结构，首先引入状态反馈精确线性化方法，建立了以控制目标为平衡点的收稿日期：2013—06-09作者简介：李春玲(1974一)。女，河北省人，博士生，主要研究方向为光伏并网发电系统；