本文關鍵詞：三電平Buck直流變換器的二階滑模控制

  更多相關文章： 三電平Buck 二階滑�？刂�(SOSM) 有限狀態(tài)機 飛跨電容 電壓平衡

【摘要】：高電壓輸入、中大功率輸出的應用場合越來越多,而功率開關器件的耐壓和載流能力卻沒有取得大的突破,傳統(tǒng)兩電平Buck直流變換器難以滿足高壓大功率電能變換要求,但是多電平Buck直流變換器能解決這一難題。三電平Buck直流變換器相對于傳統(tǒng)的兩電平Buck直流變換器有著諸多優(yōu)勢:開關管上承受的電壓應力減半、有效切換頻率為開關頻率2倍、濾波電感、電容尺寸更小以及能量密度更高。然而,三電平Buck直流變換器是典型的非線性系統(tǒng),開關數(shù)目多,在多個模態(tài)間切換工作,輸出電壓與飛跨電容電壓耦合,控制難度大。論文研究三電平Buck直流變換器的二階滑模控制方法,提高了變換器動態(tài)響應速度和對參數(shù)變化的魯棒性。論文研究與設計工作如下:(1)研究三電平Buck直流變換器的工作原理、控制難點,理論分析其相對于傳統(tǒng)兩電平Buck直流變換器的優(yōu)勢,分析比較已有三電平Buck直流變換器的控制方法,提出對三電平Buck直流變換器的二階滑�？刂�,分析輸出電壓最優(yōu)相軌跡,并推導出對應的最優(yōu)切換系數(shù)。(2)設計一種既能用二階滑�？刂品椒ǹ焖僬{節(jié)輸出電壓又能平衡飛跨電容電壓的有限狀態(tài)機控制器,該控制器利用飛跨電容電壓誤差,在輸出電壓相軌跡的切換條件中引入比例控制來調整飛跨電容充放電時間,平衡飛跨電容電壓,仿真驗證控制器的有效性,并對該控制器的性能進行理論分析。(3)針對基于比例控制的有限狀態(tài)機控制器的不足,設計改進型控制器,該控制器通過冗余模態(tài)的替換將飛跨電容電壓限制在一個小的界限之內,避免了飛跨電容電壓紋波幅值過大對輸出電壓性能的影響,得到紋波一致性更高的輸出電壓波形,仿真驗證該控制器的性能。即使在開關管特性存在差異、大負載電流的惡劣條件下,該控制器仍有良好的控制性能,克服了基于比例控制的有限狀態(tài)機控制器的不足。(4)設計三電平Buck直流變化器控制系統(tǒng)硬件電路,搭建實驗平臺,在Cyclone IV FPGA中實現(xiàn)兩種控制器,驗證了兩種控制器的性能,并分析比較實驗結果。仿真和實驗結果表明兩種控制器都實現(xiàn)了對三電平Buck直流變換器的控制。在不檢測電流的前提下,二階滑�？刂品椒▽崿F(xiàn)了輸出電壓的快速無超調啟動,且對負載擾動和參數(shù)變化具有魯棒性。所設計的有限狀態(tài)機控制器的結構新穎,實現(xiàn)了輸出電壓控制和飛跨電容電壓控制的解耦。所提出的兩種平衡飛跨電容電壓的方法也在不檢測電流的前提下實現(xiàn)了對飛跨電容電壓的控制。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM46

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 周健;高玉峰;;高壓大功率多電平技術研究[J];上海航天;2013年02期

2 李永東;饒建業(yè);;大容量多電平變換器拓撲——現(xiàn)狀與進展[J];電氣技術;2008年09期

3 張隨保;張維娜;;Buck三電平變換器中滑模控制應用研究[J];通信電源技術;2008年02期

4 周佩娟;黃守道;孟凡斌;鐘小芬;;滑�？刂艬uck三電平變換器[J];電力電子技術;2006年01期

5 胡宗波,張波,方珂,劉洋海;三電平DC—DC變換器的統(tǒng)一建模研究[J];電路與系統(tǒng)學報;2005年01期

6 阮新波,危健,薛雅麗;輸入輸出共地的三電平變換器[J];中國電機工程學報;2003年11期

7 鐘小芬;吳捷;;三電平DC/DC變換器的拓撲結構及其滑�？刂品椒╗J];電源技術應用;2003年08期

8 肖雁鴻,葛召炎,周靖林,彭永進;全滑模變結構控制系統(tǒng)[J];電機與控制學報;2002年03期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 凌睿;懸臂式掘進機器人高階滑模控制研究[D];重慶大學;2009年

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本文編號：1158669