發(fā)布時(shí)間：2018-08-25 18:27

【摘要】：隨著光伏發(fā)電、LED照明、直流電機(jī)等領(lǐng)域的發(fā)展,高階DC-DC變換器得到了廣泛應(yīng)用,用于構(gòu)建高性能直流變換器系統(tǒng)�，F(xiàn)有的理論研究多集中在基本的DC-DC變換器(Buck、Boost、Buck-boost),而對(duì)高階DC-DC變換器(Cuk、Zeta、SEPIC)的研究較少。能控性是高階DC-DC變換器的基本控制特性之一,是其控制策略設(shè)計(jì)與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用性分析的前提,因此本文針對(duì)高階DC-DC變換器的能控性進(jìn)行如下研究:1)將高階DC-DC變換器建成切換線性系統(tǒng)模型,能完整描述高階DC-DC變換器的動(dòng)態(tài)特性,為此本文基于切換線性系統(tǒng)理論開(kāi)展高階DC-DC變換器能控性及其應(yīng)用的研究。2)基于高階DC-DC變換器的切換線性系統(tǒng)模型,并根據(jù)凸組合原理將其系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換為有向圖,進(jìn)而分析高階DC-DC變換器的結(jié)構(gòu)能控性。制作三種變換器的樣機(jī),驗(yàn)證理論分析的正確性。3)高階DC-DC變換器的結(jié)構(gòu)能控性并不能保證在所有電路參數(shù)下均是能控,因此在參數(shù)已知的情況下需要對(duì)其狀態(tài)能控性進(jìn)行分析。論文進(jìn)一步從理論上分析了高階DC-DC變換器狀態(tài)能控性的條件,并通過(guò)仿真驗(yàn)證了理論分析的正確性。探討切換線性系統(tǒng)其子模態(tài)能控性與整個(gè)系統(tǒng)能控性的關(guān)系,豐富了切換線性系統(tǒng)的能控性理論。4)利用切換線性系統(tǒng)的輸出能控性理論,從數(shù)學(xué)模型上證明高階DC-DC變換器的輸出能控性,并設(shè)計(jì)三種高階DC-DC變換器的負(fù)載跳變實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其輸出能控性。根據(jù)PWM控制高階DC-DC變換器的特點(diǎn),提出變換器一個(gè)周期之后和多周期的輸出能控性,并基于此控制系統(tǒng)理論,探討新型非線性控制策略-單周期控制策略在高階DC-DC變換器應(yīng)用的適用性,最后以Cuk變換器為例,通過(guò)在MATLAB/Simulink仿真驗(yàn)證了分析的正確性。同時(shí)為新型控制策略的應(yīng)用的推廣形成了一種可借鑒的方法。
[Abstract]:With the development of photovoltaic LED lighting and DC motor, high-order DC-DC converters are widely used to construct high-performance DC / DC converter systems. Most of the existing theoretical studies focus on basic DC-DC converters (Buck,Boost,Buck-boost), but less on higher-order DC-DC converters (Cuk,Zeta,SEPIC). Controllability is one of the basic control characteristics of high order DC-DC converters. Therefore, in this paper, the controllability of high-order DC-DC converters is studied as follows: 1) A switching linear system model of high-order DC-DC converters is established, which can describe the dynamic characteristics of high-order DC-DC converters completely. In this paper, the controllability and application of high-order DC-DC converters based on switched linear system theory are studied. 2) the switched linear system model based on high-order DC-DC converters is modeled, and the system model is transformed into directed graph according to the convex combination principle. Furthermore, the structure controllability of high order DC-DC converter is analyzed. A prototype of three converters is made to verify the correctness of theoretical analysis. 3) the structural controllability of high order DC-DC converters is not guaranteed to be controllable under all circuit parameters, so it is necessary to analyze its state controllability when the parameters are known. The condition of state controllability of high order DC-DC converter is analyzed theoretically, and the correctness of the theoretical analysis is verified by simulation. The relation between the submodal controllability of switched linear systems and the controllability of the whole system is discussed, which enriches the controllability theory of switched linear systems (.4) and utilizes the output controllability theory of switched linear systems. The output controllability of high order DC-DC converter is proved by mathematical model, and the output controllability of three high order DC-DC converters is verified by load jump experiment. According to the characteristics of high order DC-DC converter controlled by PWM, the output controllability after one period and multi period is proposed, and based on the theory of control system, This paper discusses the applicability of a new nonlinear control strategy, single period control strategy, to high order DC-DC converters. Finally, taking Cuk converter as an example, the correctness of the analysis is verified by MATLAB/Simulink simulation. At the same time, it forms a method for the application of new control strategy.
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM46

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本文編號(hào)：2203733