DC-变换器并联系统的稳定性分析和控制策略研究

摘要

DC-DC关变换器是开关电源的的主要组成部分,其在航空航天、通信、计算机等各个领域得到了广泛的应用。作为电力电子技术的一个重要分支,DC-DC开关变换器的研究在国际国内形成热潮。本文研究了DC-DC变换器并联系统的稳定性分析和控制策略设计,重点论述并联系统的电流分配方法,并联系统的离散模型的建立及其雅克比矩阵特征根的求解,为变换器并联系统的稳定性分析及混沌控制策略的设计提供数学基础及分析模型,以期提高并联系统的运行效率和工作性能。
　　由相同或不同功率等级的DC-DC变换器构成的分布式电源系统运行时,为实现能源的有效利用,应尽可能的提高系统的运行效率。文中基于平均损耗计算推导了Buck变换器在连续}乜流导通模式下的效率函数模型,给出了效率函数模型的参数计算方法。为优化并lⅨ系统的运行效率,提出了基于效率模型的并联模块电流分配策略。设计了Buck变换器并联系统的优化目标函数,给出了并联模块电流分配的计算方法,分析了模块电流的约束条件,给出了并联运行模块数的调节方法。完成了数值仿真与系统实验,实验结果表明,相对比采用平均电流分配策略来说,文中提出的l乜流分配策略能够提高并联系统的运行效率。
　　为丁能简单而有效地完成高阶并联DC-DC变换器系统的稳定性分析,文中提出了一种能直接求解系统雅可比矩阵特征值的等效模型。以PI控制的Buck变换器并联系统为研究对象,采用状态转移矩阵并将矩阵系数进行线性化处理,建立了并联系统的简化离散模型。基丁简化离散模型,求解了系统的雅可比矩阵。通过矩阵行列式的行、列转换,推导了高阶并联系统稳定性分析的等效模型。利用等效模型,简单而直接地获取了雅可比矩阵特征值的解析解,极大地简化了高阶并联系统的稳定性分析。计算得到了并联系统电压环和电流环控制参数的稳定边界条件。通过将模型计算结果与系统仿真、实验运行结果对比,验证了高阶并联系统稳定性分析模型及控制参数边界条件的有效性。
　　为提高并联系统的工作性能,本文以并联Boost变换器为研究对蒙,给出了山标准 Boost模块构成的高阶并联系统稳定性分析等效模型的建立的方法,设计了并联系统的延迟反馈控制器,避免和抑制了并联系统的分岔等现象对系统性能的影响。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 均流方法

1.3 DC-DC开关变换器的典型建模方法

1.4 常用的数字控制策略

1.5 课题的选题意义和研究内容

2 DC-DC变换器并联系统的电流分配策略

2.1 最优化理论以及最优化方法基础知识

2.2 Buck变换器的效率模型

2.3 基于效率模型的电流分配策略

2.4 小结

3 高阶并联Buck变换器的简化离散模型与稳定性分析

3.1 高阶并联Buck系统的简化离散模型

3.2 仿真与实验验证

3.3 小结

4 并联Boost变换器的混沌控制研究

4.1 Boost变换器并联系统离散模型的建立

4.2 延迟反馈控制

4.3 计算及仿真研究

4.4 实验验证

4.5 小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

在校学习期间发表的论文