一种新型高增益Cuk变换器设计

摘要

随着新能源的发展和推广，直流升压变换器被广泛应用于太阳能、燃料电池等新能源的发电系统。然而，在通常情况下，新能源发电系统输出电压较低且变化范围较宽，这就对直流升压变换器提出了新的要求。因此，升压变换器能否适用于新能源系统发展的要求，这具有十分重要的意义。本文提出了一种基于传统Cuk变换器的新型高增益Cuk变换器，并利用无源控制策略，采样阻尼注入的方法设计了新型高增益Cuk变换器的无源控制器。本文所提出的拓扑结构具有升压能力强、输入输出电流连续等优点。所设计的控制器具有算法简单、调节参数少、动态性能良好等优点。计算机仿真及物理实验均表明，新型高增益Cuk变换器及其无源控制器是可行的。
　　第1章首先简要说明了课题的研究背景和意义，其次介绍了高增益型升压变换器的研究现状，最后对几种成熟的控制策略进行了分析;第2章对传统的Cuk变换器进行了分析，其次介绍了新型高增益Cuk变换器的拓扑结构、工作原理、工作模态并对新型高增益Cuk变换器拓扑结构进行了进一步的改进;第3章详细地介绍了无源控制理论，为新型高增益Cuk变换器的无源控制器设计打下了理论基础;建立了新型高增益Cuk变换器的EL模型，并对新型高增益Cuk变换器的无源控制器进行了设计;第4章对新型高增益Cuk变换器的参数进行了设计，其次对半导体器件的电压电流应力进行了分析，最后对升压型DC/DC变换器的升压比进行了对比分析;第5章对新型高增益Cuk变换器的进行了仿真及实验研究;第6章对本文进行了总结和展望。
　　本文的主要研究工作如下:
　　(1)提出一种新型高增益Cuk变换器，分析了新型高增益Cuk变换器的拓扑结构、工作原理、工作模态，并对变换器结构进行了进一步的改进。对新型高增益Cuk变换器进行了参数设计，研究新型高增益Cuk变换器半导体器件电流及电压应力。
　　(2)研究无源控制理论，并分析无源系统稳定性，建立新型高增益Cuk的EL模型，设计新型Cuk变换器的无源控制器。
　　(3)建立新型高增益Cuk变换器的仿真模型和物理实验平台，并在仿真模型和物理实验平台上进行实验研究。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 课题研究背景和意义

1．2 高增益升压变换器研究现状

1．3 控制策略研究现状与发展趋势

1．3．1 PID控制

1．3．2 滑膜变结构控制

1．3．3 模糊控制

1．3．4 重复控制

1．3．5 无差拍控制

1．3．6 反馈线性化控制策略

1．3．7 自抗扰控制技术

1．3．8 无源控制策略

1．4 论文所做的主要工作

第2章 新型高增益Cuk变换器拓扑结构

2．1 传统Cuk变换器拓扑概述

2．1．1 传统Cuk变换器工作原理

2．1．2 传统Cuk变换器稳态分析

2．2 新型Cuk变换器拓扑结构

2．2．1 主电路拓扑

2．2．2 工作原理

2．2．3 电压增益分析

2．2．4 新型高增益Cuk变换器拓扑结构改进

2．3 小结

第3章 新型高增益Cuk变换器无源控制器设计

3．1 无源控制理论简述

3．1．1 无源性的概念

3．1．2 系统的无源性和稳定性

3．1．3 欧拉-拉格朗日系统

3．2 无源控制器设计

3．2．1 高增益Cuk变换器数学模型

3．2．2 高增益Cuk变换器EL模型

3．2．3 无源控制器的设计

3．3 小结

第4章 新型高增益Cuk变换器参数设计及特性分析

4．1 新型高增益Cuk变换器参数设计

4．1．1 主要参数选取准则

4．1．2 主要参数计算

4．2 新型高增益Cuk变换器特性分析

4．2．1 半导体组件电流应力及电压应力

4．2．2 变换器升压能力对比分析

4．3 小结

第5章 新型高增益Cuk变换器实验研究

5．1 新型高增益Cuk变换器仿真实验研究

5．1．1 参数选择

5．1．2 高增益Cuk变换器性能仿真结果

5．1．3 升压比对比仿真结果

5．2 新型高增益Cuk变换器物理实验研究

5．2．1 样机的主要参数

5．2．2 硬件设计

5．2．3 软件设计流程图

5．2．4 实验结果与分析

5．3 小结

第6章 总结与展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文和研究成果