開關器件的通斷和連續(xù)動態(tài)系統(tǒng)的相互作用使得DC/DC變換器表現(xiàn)出非線性特性。傳統(tǒng)的建模方法大多采用狀態(tài)空間平均法,用線性關系近似代替變量間的非線性關系得到了小信號模型,小信號模型雖簡單實用,但其忽略了變換器的固有特性,在非線性系統(tǒng)中具有很大的局限性。目前對DC/DC變換器控制方面的研究大多是在小信號模型的基礎上采用線性控制,當系統(tǒng)受到大信號擾動時,魯棒性和動態(tài)性能很難達到要求。因此,選擇合適的建模方法和控制策略深入研究DC/DC變換器,提高其在大信號擾動下的魯棒性和動態(tài)性能,具有重要意義。針對DC/DC變換器的混雜切換特性,本文采用混雜系統(tǒng)理論詳細分析了其動力學行為,搭建了更精確的分段仿射模型。在分段仿射模型基礎上結(jié)合預測函數(shù)PID控制算法,設計了單路DC/DC變換器和并聯(lián)DC/DC變換器的控制系統(tǒng)。對系統(tǒng)在負載跳變情況下的動態(tài)性能進行研究,具體內(nèi)容如下:(1)簡要介紹混雜系統(tǒng)、預測函數(shù)PID控制算法等基本理論,分析變換器的混雜特性并搭建分段仿射模型;結(jié)合預測函數(shù)PID控制算法,推導了最優(yōu)控制量的表達式,設計了單個Buck變換器預測函數(shù)PID控制系統(tǒng)。(2)采用Matlab軟件對單個B...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 DC/DC變換器建模方法研究現(xiàn)狀
    1.3 混雜系統(tǒng)簡介與研究現(xiàn)狀
        1.3.1 混雜系統(tǒng)概念
        1.3.2 混雜系統(tǒng)的模型
        1.3.3 混雜系統(tǒng)的控制
        1.3.4 混雜系統(tǒng)在電力電子領域的研究現(xiàn)狀
    1.4 DC/DC變換器控制技術研究現(xiàn)狀
        1.4.1 DC/DC變換器線性控制技術研究現(xiàn)狀
        1.4.2 DC/DC變換器非線性控制技術研究現(xiàn)狀
    1.5 本文研究的主要內(nèi)容
第二章 預測函數(shù)PID算法和混雜系統(tǒng)理論及其分析
    2.1 混雜系統(tǒng)
        2.1.1 切換系統(tǒng)及模型
        2.1.2 分段仿射系統(tǒng)
    2.2 預測函數(shù)PID算法
        2.2.1 基函數(shù)
        2.2.2 參考軌跡
        2.2.3 預測模型
        2.2.4 誤差補償
        2.2.5 滾動優(yōu)化
    2.3 DC/DC變換器的混雜切換系統(tǒng)建模
        2.3.1 DC/DC變換器的數(shù)學模型
        2.3.2 N步離散法
        2.3.3 分段仿射(PWA)模型建立
    2.4 PWA模型的Buck變換器預測函數(shù)PID控制算法研究
        2.4.1 PWA模型的預測函數(shù)PID控制理論推導
        2.4.2 最優(yōu)控制問題求解
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于Matlab的仿真研究
    3.1 PWA模型的單Buck預測函數(shù)PID控制系統(tǒng)仿真研究
        3.1.1 PWA模型的單Buck預測函數(shù)PID控制器設計
        3.1.2 預測函數(shù)PID控制系統(tǒng)的仿真電路設計
        3.1.3 仿真分析
    3.2 雙閉環(huán)PI控制Buck變換器仿真研究
        3.2.1 雙閉環(huán)PI控制器設計
        3.2.2 雙閉環(huán)PI控制算法仿真研究
    3.3 PWA模型的并聯(lián)Buck預測函數(shù)PID控制系統(tǒng)仿真研究
        3.3.1 預測函數(shù)PID控制器與主從均流法的結(jié)合
        3.3.2 預測函數(shù)PID控制算法實現(xiàn)
        3.3.3 預測函數(shù)PID主從均流控制系統(tǒng)仿真研究
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于FPGA的 DC/DC變換器硬件和軟件設計
    4.1 系統(tǒng)硬件設計
        4.1.1 主電路設計
        4.1.2 檢測電路設計
        4.1.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路
        4.1.4 驅(qū)動電路設計
    4.2 基于FPGA的軟件設計
        4.2.1 FPGA開發(fā)環(huán)境及設計流程
        4.2.2 系統(tǒng)總體設計思路
        4.2.3 預測函數(shù)PID和雙閉環(huán)PI的數(shù)字電路實現(xiàn)
    4.3 本章小結(jié)
第五章 基于FPGA的 DC/DC變換器實驗研究
    5.1 引言
    5.2 Buck變換器預測函數(shù)PID實驗
    5.3 并聯(lián)Buck預測函數(shù)PID實驗
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
附錄A 圖表清單
附錄B 仿真程序
附錄C 軟件設計部分頂層原理圖
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
致謝



本文編號：3823844