級聯(lián)系統(tǒng)作為分布式電源系統(tǒng)中最基本的模塊聯(lián)接方式，其穩(wěn)定性決定了整個分布式系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行。即使保證了每個模塊可獨立穩(wěn)定運行，模塊在級聯(lián)后也可能出現(xiàn)系統(tǒng)性能下降甚至不穩(wěn)定的情況。因此預先對級聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性做出分析對系統(tǒng)的設計具有重要的指導意義。本文根據(jù)狀態(tài)空間平均法，針對CCM模式下能量單向傳遞的電壓-電壓型DC/DC變換器及其級聯(lián)系統(tǒng)小信號、大信號穩(wěn)定性分別進行了研究。本文首先介紹了狀態(tài)空間平均法的基本原理以及變換器的小信號穩(wěn)定性，并仿真驗證了小信號穩(wěn)定性與大信號穩(wěn)定性之間的關(guān)系；其次根據(jù)狀態(tài)空間平均法建立了補償器及變換器拓撲的大信號時域及頻域模型，并以電壓閉環(huán)控制的Buck電路切載為例驗證該模型的有效性及模型的適用范圍；最后通過Nyquist穩(wěn)定判據(jù)證明了DC/DC變換器級聯(lián)系統(tǒng)小信號穩(wěn)定的充要條件，并通過仿真分析對輸入濾波器-Buck級聯(lián)系統(tǒng)充要性判定條件的進行了驗證，同時通過狀態(tài)空間平均法建立了級聯(lián)系統(tǒng)大信號模型。本文通過狀態(tài)空間平均法建立了DC/DC變換器及其級聯(lián)系統(tǒng)的大信號時域及頻域模型。同時利用該模型準確求解出變換器大信號響應解析解并給出了該模型的具體適用范圍。 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

電壓-電壓型變換器輸入輸出變量圖

-100102030Mangitdue(dB)Frequency (HZ)101102103104105180225270315360405System: GPhase Margin (deg): 59.3Delay Margin (sec): 1.64e-005At frequency (HZ): 1e+004Closed Loop Stable? YesPhase(dg)e圖 2-7 小信號穩(wěn)定 Boost 電路電壓環(huán)路增益 Bode 圖圖 2-8 給出了在 Simulink 下搭建的 Boost 電路開關(guān)模型仿真圖。其中 中過零比較器采用 Simulink 庫中的滯回比較器模塊實現(xiàn)，通過設定環(huán)于三角波載波幅值5V 以實現(xiàn)過零比較器功能，這里設定環(huán)寬為0.00到開關(guān)模型仿真的效果，離散 PID 模塊的采樣時間設定為開關(guān)周，即710 s 。采用 ode23s 變步長仿真算法，設定最大步長為710 s 。

-60-40-2002040Mgniatdeu(dB)補償后Buck電路開環(huán)傳函bode圖Frequency (HZ)101102103104105-180-135-90-450System: GPhase Margin (deg): 21.4Delay Margin (sec): 6.72e-006At frequency (HZ): 8.84e+003Closed Loop Stable? YesPashe(eg)d圖 2-13 小信號穩(wěn)定 Buck 電路電壓環(huán)路增益 Bode 圖 Simulink 下搭建 Buck 電路開關(guān)模型仿真電路如圖 2-14 所示。系= 0.01s時刻由滿載切至半載的輸出電壓波形如圖 2-15 所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種新型研究Boost電路大信號穩(wěn)定性的模型[J]. 杜韋靜,張軍明,張陽,錢照明.  電工技術(shù)學報. 2013(03)
[2]用于提高級聯(lián)型電源系統(tǒng)穩(wěn)定性的自適應有源電容變換器[J]. 張欣,阮新波.  電工技術(shù)學報. 2012(02)
[3]基于回轉(zhuǎn)器的Buck變換器大信號建模[J]. 張陽,張軍明,杜韋靜.  電工技術(shù)學報. 2011(S1)
[4]級聯(lián)式DC/DC變換器輸出阻抗的優(yōu)化設計與穩(wěn)定性[J]. 姚雨迎,張東來,徐殿國.  電工技術(shù)學報. 2009(03)
[5]電力電子系統(tǒng)集成研究進展與現(xiàn)狀[J]. 錢照明,張軍明,謝小高,顧亦磊,呂征宇,吳曉波.  電工技術(shù)學報. 2006(03)
[6]PWM開關(guān)穩(wěn)壓電源反饋控制律的大信號設計[J]. 蔡宣三,陳芬.  清華大學學報(自然科學版). 1991(01)
[7]PWM開關(guān)變換器大信號等效電路統(tǒng)一模型[J]. 蔡宣三,邢巖.  清華大學學報(自然科學版). 1990(01)



本文編號：3588581