Buck型单原边绕组双输入全桥变换器控制策略的研究

摘要

在新能源联合供电系统中，使用一个多输入直流变换器(Multiple-Input Converter, MIC)代替多个单个DC/DC变换器，能够有效地简化系统结构，减小变换器的体积，降低系统成本。MIC是一个多输入多输出的系统，在输入源同时供电时，控制环路之间存在着耦合，对于有多个工作模式的MIC，因为每个工作模式情况下闭环设计都需要达到要求的稳态性能和动态性能，所以环路设计时较为复杂。本文基于Buck型单原边绕组双输入全桥变换器，提出了其双环控制策略及闭环设计方法，给出了变换器三种工作模式下都能满足要求的电压控制器和电流控制器的设计。
　　本文首先介绍了Buck型单原边绕组双输入全桥变换器的工作原理，讨论了脉冲源单元与主变换器开关管驱动时序对输出电感电流脉动的影响。分析了变换器不同模式下控制电路的工作原理，对不同工作模式之间的转换做了详细的说明。
　　本文运用状态空间平均法对Buck型单原边绕组双输入全桥变换器进行建模，得到系统的小信号模型以及控制变量到输出变量的传递函数矩阵，同时为了能够在同时供电时单独设计各个环路的控制器，对矩阵进行变换而加入一个解耦网络。给出了两种闭环设计步骤，确保设计的控制器在变换器的三种工作模式下都能达到系统的稳定性和快速性要求。
　　最后在搭建仿真电路对变换器工作原理和控制策略进行验证的基础上，完成了一台500W原理样机，给出了主电路、控制电路以及驱动电路的参数。仿真和实验均验证了本文提出的控制策略的正确性。

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缩略词

第一章 绪论

1.1 能源危机

1.2 可再生能源利用

1.3 多输入直流变换器

1.4 本文研究内容及意义

第二章 变换器的工作原理及控制方式

2.1 引言

2.2 变换器工作原理

2.3 变换器控制方式

2.4 系统控制策略

2.5 本章小结

第三章 建模及闭环控制系统设计

3.1 引言

3.2 同时开通方式下的小信号建模

3.3 三种工作模式下的闭环设计

3.4 本章小结

第四章 变换器的仿真及实验验证

4.1 引言

4.2主电路参数

4.4 系统仿真验证

4.5 实验验证

4.6 本章小结

第五章 总结和展望

5.1 本文的主要工作

5.2工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文