發(fā)布時間：2017-03-23 20:00

  本文關(guān)鍵詞：燃料電池DC-DC變換器建模與控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著環(huán)境污染和能源危機問題的加劇,新型綠色能源的發(fā)展越來越受到國際學(xué)術(shù)界和工程界的關(guān)注。燃料電池具有無污染、零排放、清潔、能量密度高等優(yōu)點。燃料電池電能的產(chǎn)生依賴于燃料的提供,燃料供給的波動往往會導(dǎo)致燃料電池的輸出電壓不穩(wěn)定甚至出現(xiàn)大范圍波動,所以設(shè)計一個安全、可靠和高效的DC-DC變換器至關(guān)重要。 本文旨在設(shè)計能夠有效轉(zhuǎn)換燃料電池電能的DC-DC變換器,對其進行理論分析和研究,并采用嵌入式芯片實現(xiàn)控制算法,保證DC-DC變換器實現(xiàn)高效的電能轉(zhuǎn)換。文章主要完成工作總結(jié)如下。 (1)提出了推挽Buck型DC-DC變換器和推挽Boost型DC-DC變換器拓撲結(jié)構(gòu)。分別對其工作原理和特性進行分析,采用狀態(tài)空間平均法建立各自的大信號系統(tǒng)模型�？紤]到設(shè)計線性控制器需要基于線性模型的需求,通過分離大信號系統(tǒng)模型中電路的穩(wěn)態(tài)參量和動態(tài)參量,獲得線性小信號模型,便于線性控制器的設(shè)計。 (2)首先,設(shè)計并制作了推挽Buck型DC-DC變換器實驗樣機,硬件電路包括功率主回路、檢測電路、驅(qū)動電路等。其次,結(jié)合電路小信號模型與已設(shè)計的電路參數(shù)進行實際電路的頻域分析,指出電路存在的動態(tài)響應(yīng)不足的問題,設(shè)計對應(yīng)的模擬補償反饋控制器,為實際硬件電路控制提供理論支撐。然后,通過DSP實現(xiàn)DC-DC電路的實際控制,實驗結(jié)果表明DC-DC變換器的輸出電壓在DSP控制下能很好地跟蹤到設(shè)定電壓,并且具有良好的階躍響應(yīng)特性和抗負載突變的能力。 (3)采用快速模型預(yù)測控制算法控制正激DC-DC變換器,分析了該算法與傳統(tǒng)模型預(yù)測控制相比的優(yōu)點。首先建立了正激DC-DC變換器的小信號線性化模型和離散時間混雜模型,然后提出快速模型預(yù)測控制算法的控制目標性能函數(shù)和約束條件,針對可能存在的模型失配問題,采用修正設(shè)定電壓的方式進行校正補償。最后將控制效果與傳統(tǒng)補償反饋控制器進行比較,控制效果顯著。
【關(guān)鍵詞】：燃料電池 DC-DC變換器 快速模型預(yù)測控制 補償反饋控制 DSP控制
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM46;TM911.4
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 引言12-13
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 研究意義13
• 1.2 燃料電池性能特點13-14
• 1.3 國內(nèi)外燃料電池DC-DC研究進展14-18
• 1.3.1 燃料電池DC-DC變換器拓撲研究進展14-16
• 1.3.2 燃料電池DC-DC變換器控制技術(shù)研究進展16-18
• 1.4 本文創(chuàng)新點及研究主要內(nèi)容18-22
• 1.4.1 論文創(chuàng)新點18
• 1.4.2 論文研究主要內(nèi)容18-22
• 第2章 燃料電池推挽DC-DC變換器電路方案22-40
• 2.1 DC-DC變換器在燃料電池中的作用22-23
• 2.2 推挽BUCK型DC-DC變換器23-30
• 2.2.1 推挽Buck型DC-DC變換器工作原理分析23-26
• 2.2.2 推挽Buck型DC-DC變換器小信號模型26-30
• 2.3 推挽BOOST型DC-DC變換器30-38
• 2.3.1 推挽Boost型DC-DC變換器工作原理分析30-34
• 2.3.2 推挽Boost型DC-DC變換器小信號模型34-38
• 2.4 本章小結(jié)38-40
• 第3章 推挽BUCK型DC-DC變換器硬件設(shè)計及控制40-58
• 3.1 變壓器設(shè)計40-42
• 3.2 濾波電感及濾波電容設(shè)計42-45
• 3.3 檢測電路設(shè)計45-47
• 3.3.1 電壓檢測45-46
• 3.3.2 電流檢測46-47
• 3.4 驅(qū)動電路設(shè)計47-49
• 3.5 輔助電源電路設(shè)計49
• 3.6 頻域分析及補償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計49-56
• 3.7 本章小結(jié)56-58
• 第4章 基于快速模型預(yù)測控制的DC-DC控制58-80
• 4.1 快速模型預(yù)測控制算法原理58-62
• 4.1.1 離線控制律計算58-61
• 4.1.2 在線控制61-62
• 4.2 輔助電源單端正激DC-DC控制62-72
• 4.2.1 正激DC-DC變換器建模62-69
• 4.2.2 正激DC-DC變換器控制策略69-71
• 4.2.3 模型失配校正71-72
• 4.3 仿真分析72-79
• 4.3.1 補償反饋控制器設(shè)計72-73
• 4.3.2 快速模型預(yù)測控制器設(shè)計73-77
• 4.3.3 兩種算法控制效果比較77-79
• 4.4 本章小結(jié)79-80
• 第5章 燃料電池推挽DC-DC變換器軟件設(shè)計80-86
• 5.1 連續(xù)控制器的離散化80-81
• 5.2 DSP程序設(shè)計81-85
• 5.3 本章小結(jié)85-86
• 第6章 DC-DC變換器實驗結(jié)果86-92
• 6.1 推挽BUCK型DC-DC變換器實驗結(jié)果87-89
• 6.1.1 變壓器工作波形87
• 6.1.2 變換器階躍實驗87-88
• 6.1.3 輸出負載突變實驗88-89
• 6.2 推挽BOOST型DC-DC變換器實驗結(jié)果89-90
• 6.3 本章小結(jié)90-92
• 第7章 全文總結(jié)和展望92-94
• 7.1 本文工作總結(jié)92-93
• 7.2 后續(xù)工作展望93-94
• 參考文獻94-100
• 附錄1100-102
• 附錄2102
• 作者簡歷102
• 攻讀碩士期間的主要成果102

【參考文獻】

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本文編號：264447