開(kāi)關(guān)器件的通斷和連續(xù)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的相互作用使得DC/DC變換器表現(xiàn)出非線(xiàn)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(xiàn)性關(guān)系近似代替變量間的非線(xiàn)性關(guān)系得到了小信號(hào)模型,小信號(hào)模型雖簡(jiǎn)單實(shí)用,但其忽略了變換器的固有特性,在非線(xiàn)性系統(tǒng)中具有很大的局限性。目前對(duì)DC/DC變換器控制方面的研究大多是在小信號(hào)模型的基礎(chǔ)上采用線(xiàn)性控制,當(dāng)系統(tǒng)受到大信號(hào)擾動(dòng)時(shí),魯棒性和動(dòng)態(tài)性能很難達(dá)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(hào)擾動(dòng)下的魯棒性和動(dòng)態(tài)性能,具有重要意義。針對(duì)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(xì)分析了其動(dòng)力學(xué)行為,搭建了更精確的分段仿射模型。在分段仿射模型基礎(chǔ)上結(jié)合預(yù)測(cè)函數(shù)PID控制算法,設(shè)計(jì)了單路DC/DC變換器和并聯(lián)DC/DC變換器的控制系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)在負(fù)載跳變情況下的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行研究,具體內(nèi)容如下:(1)簡(jiǎn)要介紹混雜系統(tǒng)、預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)函數(shù)PID控制算法,推導(dǎo)了最優(yōu)控制量的表達(dá)式,設(shè)計(jì)了單個(gè)Buck變換器預(yù)測(cè)函數(shù)PID控制系統(tǒng)。(2)采用Matlab軟件對(duì)單個(gè)B...

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(jiǎn)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(lǐng)域的研究現(xiàn)狀
    1.4 DC/DC變換器控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.4.1 DC/DC變換器線(xiàn)性控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.4.2 DC/DC變換器非線(xiàn)性控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.5 本文研究的主要內(nèi)容
第二章 預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)函數(shù)PID算法
        2.2.1 基函數(shù)
        2.2.2 參考軌跡
        2.2.3 預(yù)測(cè)模型
        2.2.4 誤差補(bǔ)償
        2.2.5 滾動(dòng)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(xué)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(yù)測(cè)函數(shù)PID控制算法研究
        2.4.1 PWA模型的預(yù)測(cè)函數(shù)PID控制理論推導(dǎo)
        2.4.2 最優(yōu)控制問(wèn)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(yù)測(cè)函數(shù)PID控制系統(tǒng)仿真研究
        3.1.1 PWA模型的單Buck預(yù)測(cè)函數(shù)PID控制器設(shè)計(jì)
        3.1.2 預(yù)測(cè)函數(shù)PID控制系統(tǒng)的仿真電路設(shè)計(jì)
        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(shè)計(jì)
        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(yù)測(cè)函數(shù)PID控制系統(tǒng)仿真研究
        3.3.1 預(yù)測(cè)函數(shù)PID控制器與主從均流法的結(jié)合
        3.3.2 預(yù)測(cè)函數(shù)PID控制算法實(shí)現(xiàn)
        3.3.3 預(yù)測(cè)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(shè)計(jì)
    4.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
        4.1.1 主電路設(shè)計(jì)
        4.1.2 檢測(cè)電路設(shè)計(jì)
        4.1.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路
        4.1.4 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
    4.2 基于FPGA的軟件設(shè)計(jì)
        4.2.1 FPGA開(kāi)發(fā)環(huán)境及設(shè)計(jì)流程
        4.2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路
        4.2.3 預(yù)測(cè)函數(shù)PID和雙閉環(huán)PI的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)
    4.3 本章小結(jié)
第五章 基于FPGA的 DC/DC變換器實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 引言
    5.2 Buck變換器預(yù)測(cè)函數(shù)PID實(shí)驗(yàn)
    5.3 并聯(lián)Buck預(yù)測(cè)函數(shù)PID實(shí)驗(yàn)
    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(xiàn)
附錄A 圖表清單
附錄B 仿真程序
附錄C 軟件設(shè)計(jì)部分頂層原理圖
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝



本文編號(hào)：3823844