基于直流变换器的逆变器拓扑和滑模控制技术研究

摘要

本文提出了一种基于新型拓扑结构和滑模变结构控制的正弦波功率放大器.此新型逆变器拓扑由两组完全对称独立工作的双向DC-DC变换器组成,并对新型组合式逆变器拓扑进行小信号建模和分析,并作为指导,设计了变换器LC参数.以Buck型组合式逆变器为实验原型,为了实现精确的功率放大和优秀的动态响应,采用了电容电压和电容电流反馈线性组合的滑模控制策略,分析了滑模控制的存在性和稳定性条件,利用等效控制理论和菲力普夫理论,精确的推导了滑模控制系数.并且经反函数变换得到新型时不变滑模面,在此基础上分析了滑动模态区域和滑模运动轨迹.最后通过实验结果验证了分析和设计的正确性.

目录

文摘

英文文摘

资助

第一章绪论

1.1引言

1.2 DC-AC逆变技术研究现状

1.2.1现代逆变技术分类

1.2.2新型组合式逆变器拓扑

1.3 DC-AC逆变器闭环控制研究现状

1.3.1线性控制技术

1.3.2非线性控制技术

1.4本文的选题意义与主要内容

第二章滑模变结构控制理论描述与原理

2.1滑模变结构控制理论简介

2.2滑动模态的数学描述

2.2.1等效控制理论

2.2.2菲力普夫理论

2.3滑动模态的存在性

2.4滑动模态的可达性

2.5滑动模态的稳定性

2.6滑模变结构控制系统的抖动问题

第三章基于DC-DC的DC-AC逆变器拓扑研究

3.1 BUCK型DC-AC逆变器拓扑研究

3.1.1 Buck型DC-AC逆变器结构与基本工作原理

3.1.2理想Buck型DC-AC逆变器建模分析

3.1.3 Buck型DC-AC逆变器一组控制器控制模式建模分析研究

3.1.4 Buck型DC-AC逆变器的优点

3.2 BUCK-BOOST型DC-AC逆变器

3.2.1 Buck-Boost型DC-AC逆变器结构与基本工作原理

3.2.2理想Buck-Boost型DC-AC逆变器建模分析

3.2.3 Buck-Boost型DC-AC逆变器的优点

3.3 BOOST型DC-AC逆变器

3.3.1 Boost型DC-AC逆变器结构与基本工作原理

3.3.2理想Boost型DC-AC逆变器建模分析

3.3.3 Boost型DC-AC逆变器的优点

3.4三种DC-AC逆变器对比分析

第四章DC-DC变换器滑模控制策略研究

4.1 DC-DC变换器统一建模分析

4.1.1基于状态空间平均法的统一建模分析

4.1.2三种DC-DC变换器建模分析

4.2 DC-DC变换器滑模控制分析

4.2.1 Buck变换器等效控制分析

4.2.2基于菲力普夫原理分析设计

4.2.3滑模控制器设计

4.2.4实验结果

4.3定频工作模式滑模控制策略分析

4.4考虑寄生参数的滑模控制策略分析研究

4.5断续工作模式下的滑模控制策略分析研究

第五章滑模控制的双BUCK型组合式逆变器设计

5.1 DC-DC变换器统一建模分析

5.1.1基于一般滑模面的滑模控制分析

5.1.2基于时变滑模面的滑模控制分析

5.1.3时变信号的跟踪与放大

5.2基于菲力普夫理论的滑模控制分析

5.2.1滑模控制器的设计

5.2.2滑模控制存在性和稳定性分析

5.2.3滑模控制参数推导

5.3基于反函数变换的新型滑模面若干问题研究

5.3.1新型滑模面方程的建立

5.3.2滑模控制存在条件和稳定条件分析

5.3.3系统参数选取分析

第六章电路实现与实验结果

6.1参数选取

6.2电路实现

6.2.1主电路设计

6.2.2控制电路设计

6.2.3驱动电路设计

6.3实验结果及其分析

6.3.1输出电压频率为50Hz的实验结果及分析

6.3.2输出电压频率为1000Hz的实验结果及分析

6.3.3其他频率实验结果

6.3.4其他参数下的实验结果

第七章结论与展望

7.1工作总结

7.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表和录用的论文

致谢