發(fā)布時間：2022-02-17 11:23

　　隨著DC/DC變換器大量推廣應(yīng)用,除了對其穩(wěn)態(tài)性能有嚴格要求外,對動態(tài)性能的要求也日益提高。傳統(tǒng)控制方法是依托于小信號模型來設(shè)計控制器參數(shù),當(dāng)在設(shè)計值附近運行時,DC/DC變換器具有良好穩(wěn)態(tài)性能;但在發(fā)生負載切換等大信號變化時,動態(tài)性能很難滿足要求。因此,通過合適方法來提高DC/DC變換器動態(tài)性能,具有重要的理論與工程價值。DC/DC變換器屬于強非線性系統(tǒng),難以得到精確的數(shù)學(xué)模型。因此,本文將低計算復(fù)雜度并且對模型精度要求不高的預(yù)測函數(shù)控制（PFC）算法應(yīng)用于DC/DC變換器的定頻控制中,有效避免了精確建模的難題,并降低了因負載突變、模型失配帶來的不利影響,提高了DC/DC變換器動態(tài)性能。本文主要內(nèi)容如下:（1）介紹PFC算法的基本原理,推導(dǎo)狀態(tài)方程形式下的控制量表達式;理論分析PFC控制系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性,并通過對一階、二階系統(tǒng)仿真,完成理論分析驗證。（2）針對單路Buck變換器特點,提出了使用電壓電流真實采樣值來求解模型預(yù)測值的PFC方法。通過增加反饋校正系數(shù)來糾正預(yù)測誤差,推導(dǎo)出了占空比顯示表達式,并利用Matlab軟件仿真驗證了PFC方法的有效性。（3）結(jié)合并聯(lián)Buck變換器與主... 

【文章來源】：安徽工業(yè)大學(xué)安徽省

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 模型預(yù)測控制介紹
    1.3 DC/DC變換器研究現(xiàn)狀
        1.3.1 DC/DC變換器建模方法
        1.3.2 DC/DC變換器控制方法
    1.4 DC/DC變換器的預(yù)測控制研究現(xiàn)狀
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
第二章 預(yù)測函數(shù)控制的基本原理與穩(wěn)定性分析
    2.1 引言
    2.2 預(yù)測函數(shù)控制的基本原理
        2.2.1 基函數(shù)
        2.2.2 參考軌跡
        2.2.3 預(yù)測模型
        2.2.4 反饋校正
        2.2.5 滾動優(yōu)化
        2.2.6 結(jié)論
    2.3 閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
        2.3.1 一階系統(tǒng)跟蹤階躍設(shè)定值
        2.3.2 一階系統(tǒng)跟蹤斜坡設(shè)定值
        2.3.3 N階系統(tǒng)跟蹤階躍設(shè)定值
    2.4 預(yù)測函數(shù)控制算法的仿真研究
        2.4.1 一階系統(tǒng)的PFC仿真
        2.4.2 二階系統(tǒng)的PFC仿真
    2.5 本章小結(jié)
第三章 DC/DC變換器的PFC型控制器設(shè)計與仿真驗證
    3.1 引言
    3.2 Buck變換器介紹
        3.2.1 Buck變換器工作原理
        3.2.2 Buck變換器工作模式
    3.3 雙閉環(huán)PI控制型Buck變換器
        3.3.1 雙閉環(huán)PI控制器設(shè)計
        3.3.2 雙閉環(huán)PI控制算法仿真驗證
    3.4 PFC控制型單路Buck變換器
        3.4.1 PFC控制器設(shè)計
        3.4.2 PFC控制算法仿真驗證
    3.5 PFC-PI串級控制型并聯(lián)Buck變換器
        3.5.1 PFC-PI串級控制器設(shè)計
        3.5.2 PFC-PI串級控制算法仿真驗證
    3.6 本章小結(jié)
第四章 DC/DC變換器硬件設(shè)計與軟件設(shè)計
    4.1 引言
    4.2 Buck變換器硬件設(shè)計
        4.2.1 主電路設(shè)計
        4.2.2 電壓電流檢測電路設(shè)計
        4.2.3 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計
        4.2.4 驅(qū)動與隔離電路設(shè)計
    4.3 基于FPGA的軟件設(shè)計
        4.3.1 算法實現(xiàn)思路
        4.3.2 時鐘模塊
        4.3.3 初始化延時模塊
        4.3.4 A/D采樣模塊
        4.3.5 PI控制器模塊
        4.3.6 PFC控制器模塊
        4.3.7 PWM模塊
    4.4 本章小結(jié)
第五章 實驗驗證
    5.1 引言
    5.2 單路Buck變換器實驗驗證
        5.2.1 雙閉環(huán)PI控制算法實驗驗證
        5.2.2 PFC控制算法實驗驗證
    5.3 并聯(lián)Buck變換器實驗驗證
        5.3.1 雙閉環(huán)PI控制算法實驗驗證
        5.3.2 PFC-PI串級控制算法實驗驗證
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
附錄A 圖表清單
附錄B PFC控制器S-Function程序
附錄C FPGA程序
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]車載充電PWM軟開關(guān)DC-DC變換器研究綜述[J]. 李紅梅,張恒果,崔超.  電工技術(shù)學(xué)報. 2017(24)
[2]有限集模型預(yù)測控制在電力電子系統(tǒng)中的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]. 柳志飛,杜貴平,杜發(fā)達.  電工技術(shù)學(xué)報. 2017(22)
[3]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)
[4]衛(wèi)星三端口DC-DC變換器技術(shù)綜述[J]. 姚雨迎,鄢婉娟.  航天器工程. 2014(05)
[5]模型預(yù)測控制——現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J]. 席裕庚,李德偉,林姝.  自動化學(xué)報. 2013(03)
[6]電壓型PWM整流器預(yù)測直接功率控制[J]. 楊興武,姜建國.  中國電機工程學(xué)報. 2011(03)
[7]基于預(yù)測電流控制的三相高功率因數(shù)PWM整流器研究[J]. 方宇,裘迅,邢巖,胡育文.  中國電機工程學(xué)報. 2006(20)
[8]DC/DC模塊有源均流技術(shù)研究[J]. 張軍明,謝小高,吳新科,錢照明.  中國電機工程學(xué)報. 2005(19)
[9]交流伺服系統(tǒng)串級預(yù)測函數(shù)控制的仿真研究[J]. 潘紅華,胡家升,王建明,汪德虎.  系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2003(06)
[10]PFC-PID串級控制在主汽溫控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J]. 王國玉,韓璞,王東風(fēng),周黎輝.  中國電機工程學(xué)報. 2002(12)

博士論文
[1]航天器多路精確穩(wěn)壓DC-DC變換器數(shù)字控制研究[D]. 姚雨迎.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[2]大功率雙向DC-DC變換器拓撲結(jié)構(gòu)及其分析理論研究[D]. 許海平.中國科學(xué)院研究生院（電工研究所） 2005
[3]DC-DC開關(guān)變換器的建模分析與研究[D]. 歐陽長蓮.南京航空航天大學(xué) 2005

碩士論文
[1]高壓直流通信電源中高頻開關(guān)整流模塊的研究[D]. 宋衛(wèi)平.南京航空航天大學(xué) 2012
[2]永磁同步電機的預(yù)測函數(shù)控制研究[D]. 龔楠.西安理工大學(xué) 2008
[3]非線性控制策略在DC-DC電力電子變換器中的應(yīng)用[D]. 閆媛媛.山東大學(xué) 2007
[4]預(yù)測函數(shù)控制的改進算法研究[D]. 沈國良.浙江大學(xué) 2007
[5]數(shù)字控制DC-DC變換器的研究[D]. 許會軍.天津大學(xué) 2006
[6]12KW 28VDC/125VDC變換器的研制[D]. 王琪.南京航空航天大學(xué) 2005



本文編號：3629345