本文關鍵詞：直流開關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】：直流開關變換器在電力電子系統(tǒng)中有著非常重要的地位,但是對于其理論研究的發(fā)展遠遠滯后于其實際應用,同時隨著現(xiàn)代社會對開關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越難以滿足變換器的設計需求。針對單個變換器的傳統(tǒng)小信號建模方法對變換器的開關環(huán)節(jié)進行了平均化處理,忽略了其強非線性的特征,其模型并不準確;而對級聯(lián)變換器進行穩(wěn)定性分析的Middlebrook阻抗匹配理論,其判據(jù)基準基于工程經(jīng)驗,阻抗求解過于復雜,也不能保證精度。因此,本課題以DC-DC開關變換器為研究對象,分別對單個開關變換器和級聯(lián)開關變換器的精確建模和穩(wěn)定性分析進行了研究。對單個DC-DC開關變換器,本課題選用了描述函數(shù)法對其建模和穩(wěn)定性分析。以boost變換器為例,推導了開關環(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)。從仿真和實驗中發(fā)現(xiàn),在變換器系統(tǒng)穩(wěn)定到不穩(wěn)定的過渡區(qū),傳統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法所得到的結論和仿真實驗的結果存在不相符的情形,而使用描述函數(shù)法分析,可以確定這段過渡區(qū),從而得到比傳統(tǒng)的小信號模型穩(wěn)定性分析更為準確的穩(wěn)定性分析結果,并用分岔圖進一步驗證了過渡區(qū)間的存在和范圍,最后對過渡區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)的低頻振蕩現(xiàn)象進行了分析。對級聯(lián)DC-DC開關變換器進行了基于Floquet理論的建模和穩(wěn)定性分析。首先分析了Floquet理論應用于DC-DC開關變換器的可行性和優(yōu)勢所在；然后以雙級buck變換器為例,推導了Floquet理論下的傳遞矩陣,給出了穩(wěn)定性判據(jù),并用仿真和實驗驗證了Floquet理論穩(wěn)定性分析在雙級級聯(lián)buck變換器中應用的正確性和準確性；最后在分析了三級級聯(lián)buck變換器應用Floquet理論的穩(wěn)定性的基礎上,最終推導出了多級級聯(lián)變換器基于Floquet理論的傳遞矩陣統(tǒng)一形式,為Floquet理論在級聯(lián)DC-DC變換器中的應用邁出了第一步。
【關鍵詞】：DC-DC開關變換器 描述函數(shù)法 級聯(lián)變換器 Floquet理論 精確建模 穩(wěn)定性分析
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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變換器小信號建模思路和狀態(tài)空間平均法15-17
• 2.1.1 小信號建模基本思路15-16
• 2.1.2 狀態(tài)空間平均法16-17
• 2.2 級聯(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21-23
• 3 基于描述函數(shù)法的單個DC-DC變換器建模和穩(wěn)定性分析23-47
• 3.1 傳統(tǒng)開關變換器建模和穩(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變換器開關環(huán)節(jié)描述函數(shù)推導27-29
• 3.3 開關描述函數(shù)的性質研究及參數(shù)確定29-35
• 3.3.1 開關描述函數(shù)的參數(shù)變化對其性質的影響29-31
• 3.3.2 開關描述函數(shù)參數(shù)確定31-35
• 3.4 仿真及實驗驗證35-44
• 3.4.1 仿真與實驗參數(shù)設計35-37
• 3.4.2 仿真與實驗結果分析37-43
• 3.4.3 基于迭代程序的仿真驗證43
• 3.4.4 低頻振蕩頻率的確定43-44
• 3.5 本章小結44-47
• 4 基于Floquet理論的級聯(lián)DC-DC變換器建模與穩(wěn)定性分析47-73
• 4.1 傳統(tǒng)級聯(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 雙級級聯(lián)buck變換器阻抗求解49-50
• 4.2 Floquet理論應用于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理論應用于DC-DC變換器的理論依據(jù)51-52
• 4.2.3 Floquet理論應用于DC-DC變換器的仿真分析52-55
• 4.3 基于Floquet理論的雙級級聯(lián)變換器建模及穩(wěn)定性分析55-65
• 4.3.1 基于Floquet理論的雙級級聯(lián)buck變換器建模55-56
• 4.3.2 仿真與實驗驗證56-65
• 4.4 基于Floquet理論的多級級聯(lián)變換器的建模和穩(wěn)定性探究65-71
• 4.4.1 基于Floquet理論的三級級聯(lián)變換器的建模和穩(wěn)定性分析65-69
• 4.4.2 基于Floquet理論的多級級聯(lián)變換器的建模探究69-71
• 4.5 本章小結71-73
• 5 結論73-75
• 5.1 課題總結73-74
• 5.2 課題展望74-75
• 參考文獻75-79
• 作者簡歷79-83
• 學位論文數(shù)據(jù)集83

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  本文關鍵詞：直流開關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。

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本文編號：398222