Buck-Boost矩阵变换器逆变级非线性特性研究

摘要

Buck-Boost矩阵变换器(Buck-Boost matrix converter,BBMC)是一种具有高电压传输比的新型电力变换器，它具有一系列优点，如输入功率因数可调、输出电压正弦等。然而该变换器的逆变级因属变结构强非线性系统，在一定的条件下会发生次谐波、分岔与混沌现象，从而导致变换器振荡加剧及不规则电磁噪声过大等问题，直接影响到变换器的运行质量和可靠性。为此，论文通过建立BBMC逆变级的状态微分方程，推导出其离散迭代非线性映射模型，在此基础上针对其逆变级的非线性特性进行了深入研究。主要内容包括：
　　1、简要介绍了BBMC的基本特点，阐述了DC/DC变换器在非线性建模方面的研究现状及有关非线性分析的国内外研究现状，并介绍了本文的总体框架和内容。
　　2、介绍了BBMC拓扑结构及其基本工作原理，分别阐述了该变换器整流级和逆变级相关控制策略的基本原理与具体设计方法。
　　3、鉴于BBMC整流级输出的为PWM调制的直流电压，研究了BBMC逆变级在脉冲输入电压作用下的非线性特性，即通过建立该逆变级在脉冲输入电压作用下的离散迭代非线性映射模型，分析了该变换器的分岔与混沌现象及其相应的演化过程，同时与该变换器在直流输入电压作用下的分岔与混沌现象进行了对比分析。
　　4、根据BBMC逆变级输出为叠加有正弦信号的直流电压的控制要求，针对BBMC的逆变级采用电压电流模式控制方法，阐述了该控制方法的基本原理，建立了BBMC逆变级在该控制方法下的离散迭代非线性映射模型，分析了相关控制参数对系统稳定性的影响，并确定了相关控制参数稳定域。
　　5、采用TMS320F28335 DSP作为系统控制器、以IHW30N120R2 IGBT作为主电路功率开关，研制了Buck-Boost变换器实验装置，并对上述理论分析进行了实验验证。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 概述

1.2 DC/DC变换器非线性建模研究现状

1.3 DC/DC变换器非线性特性分析的研究现状

1.4 论文的结构与研究工作

第二章 BBMC基本工作原理及控制方法简介

2.1 BBMC的拓扑结构及其工作原理

2.2 BBMC整流级控制策略

2.3 BBMC逆变级控制策略

2.4 本章小结

第三章 基于脉冲输入电压的BBMC逆变级非线性特性研究

3.1 非线性动力学基本概念

3.2 单相Buck-Boost变换器的状态微分方程

3.3单相Buck-Boost变换器的离散数学模型

3.4 仿真研究

3.5 本章小结

第四章 基于电压电流模式控制的BBMC稳定性研究

4.1 电压电流模式基本原理

4.2建立Buck-Boost变换器的离散迭代非线性映射模型

4.3 稳定性研究

4.4 本章小结

第五章 BBMC逆变级实验研究

5.1 Buck-Boost变换器实验装置的基本构成

5.2实验装置的硬件电路设计

5.3 控制系统软件设计

5.4 实验分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 研究展望

参考文献

附录 攻读学位期间发表的论文与科研成果清单

致谢