Boost、Buck-boost和Flyback等DC/DC變換器的連續(xù)時間狀態(tài)空間模型實際上是由一組雙線性微分方程來描述的,這類變換器控制的主要難點在于雙線性項的處理和變換器所固有的混雜特性。對此,提出了一種針對這類DC/DC變換器的混雜建模和優(yōu)化控制方法。該方法首先將開關(guān)周期等分為多個子周期,并通過迭代推導(dǎo)出變換器在開關(guān)周期內(nèi)的離散時間狀態(tài)更新函數(shù)。然后將雙線性項在整個狀態(tài)-輸入空間內(nèi)進行分段線性化處理,從而建立變換器的混雜模型。以Boost和Buck-boost DC/DC變換器為例,分別建立了其混雜模型,并進行了優(yōu)化控制。最后通過實驗對比分析了兩種DC/DC變換器的優(yōu)化控制效果,從而驗證了該方法的通用性、有效性和優(yōu)越性。 

【文章來源】：電力系統(tǒng)保護與控制. 2020,48(19)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

Boost變換器和Buck-boost變換器等效電路

來表示[2]。x(t)Ax(t)Bx(t)u(t)Cu(t)D(4)式中，系數(shù)矩陣A,B,C,D由式(1)的系數(shù)矩陣F1,F2,g1,g2共同決定。由于x(t)u(t)是雙線性項，因此屬于一類雙線性系統(tǒng)，雙線性系統(tǒng)是一種形式簡單且最接近線性系統(tǒng)的一類非線性系統(tǒng)。1.2離散時間模型為了進一步建立DC/DC變換器的離散時間混雜模型，令離散采樣間隔等于開關(guān)管的開關(guān)周期Ts，然后將開關(guān)周期等分為1個子周期，每個子周期長度為s1T/,1N且11，如圖2所示。圖2子周期的劃分和開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)Fig.2Partitionofsubperiodandon-offstateofswitch用(i)表示skTi時刻的系統(tǒng)狀態(tài)，i∈{0,1,,11}，按定義有(0)x(k)，1()x(k1)。并引入1個二進制邏輯變量111(),0,1,0,1,,1iiidkiv(5)用于判斷每個子周期內(nèi)開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)。從圖2中可見，開關(guān)管在每個子周期內(nèi)均可能具有3種開關(guān)狀態(tài)：①始終導(dǎo)通；②始終關(guān)斷；③從導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷。若用原變量i表示1，用反變量i表示0，則每個子周期內(nèi)的狀態(tài)更新函數(shù)可表示為111221aveave(),(1)(),(),iiiiiiiii狀態(tài)①狀態(tài)②狀態(tài)③(6-a)ave1121ave1121(())(1())(())(1())vdkivdkivdkivdki(6-b)式中：矩陣,,,分別為式(1)中1212F,F,g,g的離散時間表達式，離散時間間隔為，11eF,22eF,111121(Ie)FFg,1222(IF22e)Fg。注意到，當(dāng)

品ㄈ圓捎?PI控制，其輸出與鋸齒波信號相比較，得到PWM控制信號。此外，為保證實驗結(jié)果的可比性，調(diào)節(jié)PI參數(shù)使兩種控制方法能夠獲得相同的系統(tǒng)啟動響應(yīng)特性，在此基礎(chǔ)上比較兩者的負載響應(yīng)特性和輸入電壓擾動特性。3.1負載響應(yīng)特性圖8—圖10比較了在15ms時刻，負載由Ro=30突變?yōu)?0，然后在30ms時刻，再由50突變?yōu)?0時，兩種變換器在不同控制方法下的瞬態(tài)擾動波形，并在表2中概括了控制性能評估參數(shù)。可見在負載發(fā)生階躍擾動的情況下，采用優(yōu)化控制法圖8Boost變換器負載擾動比較波形Fig.8ComparisonwaveformsofBoostconverterunderloaddisturbance

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于Buck-Boost矩陣變換器的異步電機調(diào)速系統(tǒng)控制策略[J]. 劉繼,張小平,張瑞瑞.  電力系統(tǒng)保護與控制. 2019(20)
[2]一種可用于直流變壓器的多諧振變換器等效建模及分析方法[J]. 趙寶國,李國棟,陳博,冀睿琳,米肇豐.  高壓電器. 2019(09)
[3]一種雙不對稱升壓倍增單元的耦合電感Boost變換器[J]. 朱彥磊,傅亞光,艾建,周紹元,陳大鵬.  電力系統(tǒng)保護與控制. 2019(12)
[4]開關(guān)變換器及其控制環(huán)路的建模綜述[J]. 周國華,冷敏瑞,李媛,田慶新,鄧倫博.  中國電機工程學(xué)報. 2020(01)
[5]分布式控制的多模塊并聯(lián)電流型雙向直流—直流變換器[J]. 宋波,楊峰,易航.  高壓電器. 2019(02)
[6]DC-DC變換器的差模傳導(dǎo)干擾耦合通道建模分析[J]. 韓素敏,吳曉靜,苗紀青.  電力系統(tǒng)保護與控制. 2018(07)
[7]基于離散演化映射的DC/DC變換器混合邏輯動態(tài)建模[J]. 段翔兮,佃松宜,鄭萬里.  電測與儀表. 2017(03)
[8]并聯(lián)Buck DC/DC變換器的分布式混雜建模與優(yōu)化控制[J]. 王擎宇,龔仁喜,秦麗文,俸昭合.  中國電機工程學(xué)報. 2016(05)
[9]并聯(lián)DC/DC變換器的混雜系統(tǒng)建模與優(yōu)化控制[J]. 賈僖泉,龔仁喜,楊江寧,汪洋,王擎宇.  電測與儀表. 2016(04)
[10]基于系統(tǒng)辨識RLS算法的PWM變換器小信號建模[J]. 楊杰,鄢登高,師宇杰.  系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2013(07)



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