本文關鍵詞：基于H∞及V~2控制的高魯棒性高動態(tài)響應控制方法研究

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【摘要】：新一代電力設備和微處理器領域的飛速發(fā)展,對其直流電源提出更具挑戰(zhàn)性的性能標準,即直流電源輸出動態(tài)響應迅速,控制環(huán)路結構簡單及系統(tǒng)具備良好的魯棒性。為滿足該需求,本課題設計了基于H∞及V~2控制的高魯棒性高動態(tài)響應的開關電源,該電源以BUCK變換器為主拓撲,通過控制環(huán)路的設計,滿足了其工作特性的需求。本文針對提高系統(tǒng)輸出動態(tài)響應的問題,主電路的控制環(huán)路采用V~2控制以提高直流電源輸出動態(tài)響應的速度。本文分析了V~2控制BUCK變換器的工作特征,根據(jù)直流電源的小信號模型研究了V~2控制的特點,并在頻域分析中將V~2控制依次與傳統(tǒng)PI控制、峰值電流型控制進行對比,驗證了V~2控制輸出動態(tài)響應迅速的特性。V~2控制使得系統(tǒng)輸出動態(tài)響應很快,但同時帶來了抗干擾能力差、系統(tǒng)容易受到外界參數(shù)擾動的影響等缺點,為解決該問題,本文提出了在控制環(huán)路中運用H∞控制理論進行補償器的設計。本文詳細介紹了基于H∞控制BUCK變換器的設計過程,通過對其頻域的分析得出了H∞控制系統(tǒng)具備較高的魯棒性以及抗擾能力高的特點。為得到輸出響應速度快,抗擾能力強的穩(wěn)定供電電源,本文運用H∞控制理論對V~2控制環(huán)路進行改進處理,建立將V~2控制環(huán)路作為原受控系統(tǒng)的模型,根據(jù)系統(tǒng)特性進行權重函數(shù)的選擇,運用MATLAB魯棒工具箱對控制環(huán)路進行H∞控制補償器的設計。通過頻域和時域的仿真驗證了基于H∞及V~2控制的BUCK變換器輸出動態(tài)響應快、抗干擾能力強,同時系統(tǒng)具有較好的魯棒穩(wěn)定性。并在實驗平臺上進行基于H∞及V~2控制BUCK變換器可行的驗證,在系統(tǒng)輸入電壓和負載突變時,系統(tǒng)依然穩(wěn)定且輸出暫態(tài)響應快速,符合高魯棒性高動態(tài)響應開關電源的標準。
【關鍵詞】：V~2控制 H∞控制 BUCK變換器 魯棒性 動態(tài)響應
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-14
• 1.1 課題背景及研究的目的與意義8-9
• 1.2 基于V~2控制DC/DC變換器的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 DC/DC變換器的控制方法9-10
• 1.2.2 基于V~2控制DC/DC變換器的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 H∞控制理論應用于DC/DC變換器的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 H∞控制理論概述11-12
• 1.3.2 H∞控制理論應用于DC/DC變換器的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 主要研究內(nèi)容13-14
• 第2章 V~2控制的BUCK變換器分析14-27
• 2.1 引言14
• 2.2 基于BUCK變換器V~2控制的工作原理14-16
• 2.3 V~2控制BUCK變換器的建模16-23
• 2.3.1 BUCK變換器的小信號建模16-19
• 2.3.2 V~2控制BUCK變換器的建模19-23
• 2.4 V~2控制BUCK變換器的仿真分析23-26
• 2.4.1 V~2控制BUCK變換器的頻域仿真23-25
• 2.4.2 V~2控制BUCK變換器的時域仿真25-26
• 2.5 本章小結26-27
• 第3章 H∞控制BUCK變換器設計27-36
• 3.1 引言27
• 3.2 H∞控制理論27-32
• 3.2.1 H∞控制基本理論27-31
• 3.2.2 權重函數(shù)的選擇31-32
• 3.3 H∞控制BUCK變換器設計與分析32-35
• 3.4 本章小結35-36
• 第4章 基于H∞及V~2控制BUCK變換器的設計36-45
• 4.1 引言36
• 4.2 基于H∞及V~2控制的設計流程36-37
• 4.3 基于H∞及V~2控制BUCK變換器設計37-40
• 4.4 H∞及V~2控制BUCK變換器的仿真分析40-44
• 4.5 本章小結44-45
• 第5章 硬件平臺的搭建及實驗分析45-57
• 5.1 實驗平臺的總體結構45
• 5.2 硬件電路設計45-49
• 5.2.1 主拓撲電路設計46-47
• 5.2.2 控制環(huán)路設計47-49
• 5.3 實驗測試分析49-56
• 5.4 本章小結56-57
• 結論57-58
• 參考文獻58-63
• 致謝63

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本文編號：934846