發(fā)布時(shí)間：2017-05-26 22:08

  本文關(guān)鍵詞：直流開關(guān)變換器的精確建模和穩(wěn)定性分析方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：直流開關(guān)變換器在電力電子系統(tǒng)中有著非常重要的地位,但是對(duì)于其理論研究的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于其實(shí)際應(yīng)用,同時(shí)隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)開關(guān)變換器的性能要求逐漸變高,傳統(tǒng)的建模和分析方法也越來(lái)越難以滿足變換器的設(shè)計(jì)需求。針對(duì)單個(gè)變換器的傳統(tǒng)小信號(hào)建模方法對(duì)變換器的開關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行了平均化處理,忽略了其強(qiáng)非線性的特征,其模型并不準(zhǔn)確;而對(duì)級(jí)聯(lián)變換器進(jìn)行穩(wěn)定性分析的Middlebrook阻抗匹配理論,其判據(jù)基準(zhǔn)基于工程經(jīng)驗(yàn),阻抗求解過(guò)于復(fù)雜,也不能保證精度。因此,本課題以DC-DC開關(guān)變換器為研究對(duì)象,分別對(duì)單個(gè)開關(guān)變換器和級(jí)聯(lián)開關(guān)變換器的精確建模和穩(wěn)定性分析進(jìn)行了研究。對(duì)單個(gè)DC-DC開關(guān)變換器,本課題選用了描述函數(shù)法對(duì)其建模和穩(wěn)定性分析。以boost變換器為例,推導(dǎo)了開關(guān)環(huán)節(jié)的描述函數(shù),建立了基于描述函數(shù)法的模型并給出了穩(wěn)定性判據(jù)。從仿真和實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),在變換器系統(tǒng)穩(wěn)定到不穩(wěn)定的過(guò)渡區(qū),傳統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法所得到的結(jié)論和仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果存在不相符的情形,而使用描述函數(shù)法分析,可以確定這段過(guò)渡區(qū),從而得到比傳統(tǒng)的小信號(hào)模型穩(wěn)定性分析更為準(zhǔn)確的穩(wěn)定性分析結(jié)果,并用分岔圖進(jìn)一步驗(yàn)證了過(guò)渡區(qū)間的存在和范圍,最后對(duì)過(guò)渡區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)的低頻振蕩現(xiàn)象進(jìn)行了分析。對(duì)級(jí)聯(lián)DC-DC開關(guān)變換器進(jìn)行了基于Floquet理論的建模和穩(wěn)定性分析。首先分析了Floquet理論應(yīng)用于DC-DC開關(guān)變換器的可行性和優(yōu)勢(shì)所在；然后以雙級(jí)buck變換器為例,推導(dǎo)了Floquet理論下的傳遞矩陣,給出了穩(wěn)定性判據(jù),并用仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了Floquet理論穩(wěn)定性分析在雙級(jí)級(jí)聯(lián)buck變換器中應(yīng)用的正確性和準(zhǔn)確性；最后在分析了三級(jí)級(jí)聯(lián)buck變換器應(yīng)用Floquet理論的穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,最終推導(dǎo)出了多級(jí)級(jí)聯(lián)變換器基于Floquet理論的傳遞矩陣統(tǒng)一形式,為Floquet理論在級(jí)聯(lián)DC-DC變換器中的應(yīng)用邁出了第一步。
【關(guān)鍵詞】：DC-DC開關(guān)變換器 描述函數(shù)法 級(jí)聯(lián)變換器 Floquet理論 精確建模 穩(wěn)定性分析
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-15
• 1.1 引言11-12
• 1.2 DC-DC變換器建模和穩(wěn)定性分析研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文內(nèi)容安排14-15
• 2 DC-DC開關(guān)變換器傳統(tǒng)建模及穩(wěn)定性分析方法概述15-23
• 2.1 DC-DC變換器小信號(hào)建模思路和狀態(tài)空間平均法15-17
• 2.1.1 小信號(hào)建模基本思路15-16
• 2.1.2 狀態(tài)空間平均法16-17
• 2.2 級(jí)聯(lián)變換器Middlebrook阻抗匹配理論17-20
• 2.2.1 Middlebrook阻抗判據(jù)18-19
• 2.2.2 基于禁止區(qū)的阻抗判據(jù)19-20
• 2.3 傳統(tǒng)建模及穩(wěn)定性分析方法的局限性20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-23
• 3 基于描述函數(shù)法的單個(gè)DC-DC變換器建模和穩(wěn)定性分析23-47
• 3.1 傳統(tǒng)開關(guān)變換器建模和穩(wěn)定性分析方法23-25
• 3.2 基于描述函數(shù)法的DC-DC變換器建模和穩(wěn)定性分析25-29
• 3.2.1 描述函數(shù)的基本概念25-26
• 3.2.2 描述函數(shù)法建模與穩(wěn)定性判據(jù)26-27
• 3.2.3 Boost變換器開關(guān)環(huán)節(jié)描述函數(shù)推導(dǎo)27-29
• 3.3 開關(guān)描述函數(shù)的性質(zhì)研究及參數(shù)確定29-35
• 3.3.1 開關(guān)描述函數(shù)的參數(shù)變化對(duì)其性質(zhì)的影響29-31
• 3.3.2 開關(guān)描述函數(shù)參數(shù)確定31-35
• 3.4 仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證35-44
• 3.4.1 仿真與實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)35-37
• 3.4.2 仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析37-43
• 3.4.3 基于迭代程序的仿真驗(yàn)證43
• 3.4.4 低頻振蕩頻率的確定43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-47
• 4 基于Floquet理論的級(jí)聯(lián)DC-DC變換器建模與穩(wěn)定性分析47-73
• 4.1 傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)變換器建模及穩(wěn)定性分析47-50
• 4.1.1 Buck變換器閉環(huán)輸入、輸出阻抗求解48-49
• 4.1.2 雙級(jí)級(jí)聯(lián)buck變換器阻抗求解49-50
• 4.2 Floquet理論應(yīng)用于DC-DC變換器的理論依據(jù)和仿真分析50-55
• 4.2.1 Floquet理論及穩(wěn)定性判據(jù)50-51
• 4.2.2 Floquet理論應(yīng)用于DC-DC變換器的理論依據(jù)51-52
• 4.2.3 Floquet理論應(yīng)用于DC-DC變換器的仿真分析52-55
• 4.3 基于Floquet理論的雙級(jí)級(jí)聯(lián)變換器建模及穩(wěn)定性分析55-65
• 4.3.1 基于Floquet理論的雙級(jí)級(jí)聯(lián)buck變換器建模55-56
• 4.3.2 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證56-65
• 4.4 基于Floquet理論的多級(jí)級(jí)聯(lián)變換器的建模和穩(wěn)定性探究65-71
• 4.4.1 基于Floquet理論的三級(jí)級(jí)聯(lián)變換器的建模和穩(wěn)定性分析65-69
• 4.4.2 基于Floquet理論的多級(jí)級(jí)聯(lián)變換器的建模探究69-71
• 4.5 本章小結(jié)71-73
• 5 結(jié)論73-75
• 5.1 課題總結(jié)73-74
• 5.2 課題展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 作者簡(jiǎn)歷79-83
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集83

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