DC-DC變換器建模與數(shù)字化控制.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟突飛迅猛地發(fā)展，能源緊張問題日益嚴峻，新能源領(lǐng)域越來越受到學(xué)術(shù)界和工程界的關(guān)注，其中DC-DC變換器是光伏逆變、混合動力車等新能源能量管理的核心部件。傳統(tǒng)的開關(guān)電源主要用于維持系統(tǒng)輸入輸出的基本恒定，并不能很好的適應(yīng)輸入輸出面臨大范圍變化的情況。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字電源因其靈活設(shè)定，能夠在線調(diào)整、進行狀態(tài)監(jiān)控等優(yōu)勢，得到廣泛的應(yīng)用，而現(xiàn)有的基于補償網(wǎng)絡(luò)或PID控制的數(shù)字電源無法靈活考慮主電路拓撲和擾動特性，難以有

2、效提高數(shù)字電源的性能。因此對DC-DC變換器的數(shù)字化控制方法進行更深入的研究也是至關(guān)重要的。
　　本論文旨在針對DC-DC變換器控制技術(shù)實際應(yīng)用中存在的若干問題進行了研究，提出一種新型的基于LQR穩(wěn)態(tài)最優(yōu)控制的DC-DC變換器數(shù)字化控制方法，并搭建DC-DC變換器快速原型開發(fā)軟硬件實驗平臺，實現(xiàn)了對Buck型和SEPIC型DC-DC變換器高效、穩(wěn)定的控制。論文主要取得如下研究結(jié)果:
　　(1)針對傳統(tǒng)補償網(wǎng)絡(luò)或PID控制方法

3、難以適應(yīng)變換器負載大范圍變化的問題，提出了一種新型的基于LQR穩(wěn)態(tài)最優(yōu)控制的DC-DC變換器數(shù)字化控制方法。將被控輸出的誤差作為擴展狀態(tài)來引入積分控制作用以消除輸出跟蹤余差;為滿足開關(guān)電源的超高頻控制需要，引入穩(wěn)態(tài)LQR和穩(wěn)態(tài)Kalman來離線計算反饋增益矩陣;為消除占空比約束引起的過飽和作用，引入了抗積分飽和處理方法和控制器手自動模式切換策略。
　　(2)實現(xiàn)了Buck型DC-DC變換器和SEPIC型DC-DC變換器數(shù)字控制。建

4、立了Buck型和SEPIC型DC-DC變換器的大信號模型和小信號模型。基于NICompactRIO的硬件實驗平臺，實現(xiàn)對Buck型和SEPIC型DC-DC變換器基于LQR穩(wěn)態(tài)最優(yōu)控制的數(shù)字化控制方法和傳統(tǒng)補償網(wǎng)絡(luò)控制方法的控制應(yīng)用研究，并且對兩種控制方法的效果進行比較，提出了基于LQR穩(wěn)態(tài)最優(yōu)控制的數(shù)字化控制方法中權(quán)重參數(shù)的選取方法。實驗結(jié)果表明，提出的DC-DC變換器數(shù)字化控制方法具有更好的控制效果。
　　(3)基于NI Com