Buck三電平直流變化器的閉環(huán)控制策略研究.pdf

1、在高壓環(huán)境中，傳統(tǒng)的兩電平開關(guān)變換器開關(guān)管承受的電壓應力較大，容易損壞，為了適應高壓環(huán)境多電平變換器得到了發(fā)展。降壓型三電平直流變換器是適合于中高壓環(huán)境的變換器，它是在多電平變換器基礎(chǔ)上衍生而來。由于其飛跨電容的作用，使得開關(guān)管承受的電壓應力降低，但在變換器穩(wěn)定工作時飛跨電容上的電壓需要保持穩(wěn)定，針對飛跨電容電壓的穩(wěn)定問題本文介紹了電壓解耦和谷值電流兩種控制策略。由于Buck三電平直流變換器電路結(jié)構(gòu)的特點，它的電感電流變化率要比傳統(tǒng)兩電

2、平結(jié)構(gòu)要小，影響動態(tài)特性的表現(xiàn)，另外谷值電流控制時，當期望輸出電壓小到一定程度后，電感電流會出現(xiàn)諧波振蕩，影響變換器的穩(wěn)定性。因此本文針對Buck三電平直流變換器負載變化時的動態(tài)響應和在谷值電流控制時消除電感電流諧波振蕩方面進行了研究。
　　(1)首先考慮到滑模控制的優(yōu)點，利用改進的滑模面設(shè)計Buck三電平直流變換器的雙閉環(huán)控制器，仿真驗證控制器有效性和優(yōu)勢。由于選取滑模參數(shù)時需要進行一定的折衷考慮，無法確認變載時動態(tài)響應的最好狀

3、態(tài)，因此為了使Buck三電平直流變換器變載時有更好的動態(tài)響應，先改變變換器的電路結(jié)構(gòu)，提升變載時的電感電流變化率，利用電容暫態(tài)時的充放電平衡設(shè)計暫態(tài)控制器。由于穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)時的電感電流變化率不同，在暫態(tài)時的雙積分器設(shè)計不能利用電感電流波形的對稱性，因此借助輸出電容電流求解相應暫態(tài)時間占比的方法得到暫態(tài)控制器。通過仿真驗證了控制器的合理性。
　　(2)分析谷值電流控制的Buck三電平直流變換器電感電流產(chǎn)生諧波振蕩原理和條件，針對傳統(tǒng)的

4、斜坡補償會對電感電流的穩(wěn)定工作范圍產(chǎn)生影響問題設(shè)計一種零動態(tài)的斜坡補償控制器，仿真分析通過選擇合適的零動態(tài)斜坡補償控制器的參數(shù)能夠使電感電流由諧波振蕩狀態(tài)轉(zhuǎn)變到穩(wěn)定狀態(tài)，并根據(jù)雅可比矩陣特征值法給出參數(shù)的合理取值范圍。最后通過仿真驗證控制方法的合理性。
　　(3)通過對諧波補償策略的分析可以知道，諧波補償量隨變換器參數(shù)變化而有一定的變動，在變換器參數(shù)變化時固定的斜坡補償量就有可能滿足不了補償需求，為了使變換器參數(shù)變化時能夠有合適的