隔離型雙向全橋DC-DC變換器優(yōu)化控制研究.pdf

1、在電池的充放電、電動汽車、不間斷電源系統(tǒng)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)、航空電源系統(tǒng)、可再生能源系統(tǒng)等需要電能變換的場合，為了減小體積，節(jié)約成本，提高效率，雙向DC/DC變換器獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。雙有源橋直流變換器作為一個較新穎的電能變換裝置，具有易于實現(xiàn)軟開關(guān)，能量雙向流動，器件電壓電流應(yīng)力小，功率密度大，效率高，體積小等優(yōu)點，已成為近年來研究的熱點。目前國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對雙有源變換器拓?fù)浜拖嚓P(guān)控制策略進(jìn)行了研究，但對閉環(huán)控制的優(yōu)化策略研究較少。

2、
　　本文以雙有源橋變換器為研究對象，針對雙有源橋變換器在系統(tǒng)參數(shù)不確定時閉環(huán)控制下的輸出魯棒性及動態(tài)性能問題，在學(xué)習(xí)和研究變換器拓?fù)浜凸ぷ髟砘A(chǔ)上，根據(jù)簡化的電路模型，建立了系統(tǒng)的小信號平均模型和其多胞型結(jié)構(gòu)，提出了一種參數(shù)優(yōu)化的混合優(yōu)化策略，完成了控制系統(tǒng)的設(shè)計。通過構(gòu)建仿真模型驗證控制策略的正確性和優(yōu)越性，最后完成了控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。論文研究工作主要完成內(nèi)容有：
　?、僭趯ψ儞Q器穩(wěn)態(tài)工作分析的基礎(chǔ)上，給出了輸出電壓、輸

3、出功率、輸出電壓紋波率等重要電路參數(shù)，分析了軟開關(guān)范圍和死區(qū)對移相角的影響等變換器設(shè)計的關(guān)鍵問題。通過簡化電路模型，建立了變換器的小信號平均模型，針對變換器參數(shù)不確定性，建立了變換器多胞體結(jié)構(gòu)模型。
　?、谕ㄟ^對線性矩陣不等式理論的學(xué)習(xí)和研究，運用線性二次調(diào)節(jié)器問題的線性矩陣不等式優(yōu)化理論，在滿足給定的約束條件下，得到了變換器優(yōu)化參數(shù)的求解表達(dá)式。為了進(jìn)一步提升系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能，提出了一種混合優(yōu)化閉環(huán)控制策略，將輸出電流引入了控

4、制環(huán)。
　?、鄹鶕?jù)系統(tǒng)輸入輸出指標(biāo)，設(shè)計了控制系統(tǒng)中變換器的電路參數(shù)。利用線性矩陣不等式方法，通過求解優(yōu)化參數(shù)的表達(dá)式，得到了優(yōu)化參數(shù)，完成了系統(tǒng)的閉環(huán)控制器設(shè)計。在Matlab中構(gòu)建了變換器閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真模型，仿真結(jié)果驗證了變換器在穩(wěn)態(tài)和動態(tài)時均滿足理論分析的相關(guān)特性，同時表明了在負(fù)載階躍擾動時，控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的優(yōu)越性。
　　④最后以 FPGA為主控芯片，完成了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計與制作。借助QuartusII9.1平臺