带恒功率负载的直流变换器稳定控制研究

发布时间：2023-10-03 20:37

　　随着现代社会对智能电网和新能源的开发、利用取得长足发展,新能源直流分布式供电系统受到越来越多的关注。其中,作为主要电能处理单元的DC-DC直流变换器更是在航空航天、船舰、飞行器、电动汽车、微电网等领域得以广泛应用。由于变换器一般采用闭环调节,因此,在输入端作为负载变换器时会表现为恒功率负载(Constant Power Load,CPL)特性。带有恒功率负载的直流变换器系统为具有强耦合的非线性系统,时常受到输入电压变化、负载扰动及未建模动态等的影响。于是为了满足实际工况中对高控制性能的要求,基于传统控制理论的线性控制方法已不适用,基于非线性理论的非线性控制算法在直流变换器系统中的应用进而成为近年来的研究热点。本文将非线性控制理论应用到直流变换器建模及控制中,继而得到非线性控制策略,优化带CPL的直流变换器系统的稳定性。本文以带CPL和电阻性负载的Boost直流变换器为例,分别提出了基于复合滑模面的非奇异Terminal滑模控制(Nonsingular Terminal Sliding Mode Control,NTSMC)策略和基于非线性扰动观测器(Nonlinear Disturba...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 直流变换器控制技术研究现状
        1.2.2 带恒功率负载的直流变换器控制技术研究现状
    1.3 论文主要研究内容及框架
    1.4 小结
2 带CPL的直流变换器不稳定分析及数学模型
    2.1 CPL不稳定性分析
        2.1.1 CPL负阻抗特性分析
        2.1.2 CPL建模
    2.2 带CPL的 Boost直流变换器数学建模
        2.2.1 带CPL的 Boost直流变换器数学模型
        2.2.2 带CPL的 Boost直流变换器仿射非线性模型
    2.3 小结
3 带CPL的直流变换器状态反馈精确线性化
    3.1 状态反馈精确线性化概述
        3.1.1 微分几何基本概念
        3.1.2 状态反馈精确线性化
        3.1.3 状态反馈精确线性化的条件
    3.2 带CPL的 Boost直流变换器状态反馈精确线性化
        3.2.1 系统状态反馈精确线性化条件验证
        3.2.2 系统状态反馈精确线性化
    3.3 小结
4 带CPL的 Boost直流变换器非奇异Terminal滑模稳定性控制
    4.1 引言
    4.2 滑模变结构控制理论概述
        4.2.1 滑模变结构控制基本原理
        4.2.2 滑模变结构控制的抖振消除
        4.2.3 终端滑模变结构控制原理
    4.3 基于复合滑模面非奇异Terminal滑模控制器设计
        4.3.1 基于复合滑模面NTSMC控制律设计
        4.3.2 基于复合滑模面NTSMC控制器稳定性分析
    4.4 仿真分析
        4.4.1 系统启动响应
        4.4.2 源侧输入电压摄动时系统性能
        4.4.3 抗负载扰动能力分析
    4.5 小结
5 基于NDO的带CPL直流Boost变换器系统Backstepping稳定性控制
    5.1 引言
    5.2 带CPL的 Boost直流变换器扰动观测器设计
        5.2.1 系统动态模型转换
        5.2.2 NDO设计
        5.2.3 NDO稳定性分析
    5.3 基于NDO的带CPL的 Boost直流变换器Backstepping控制器设计
        5.3.1 Backstepping控制理论概述
        5.3.2 基于NDO的 Backstepping递归设计
        5.3.3 基于NDO的 Backstepping控制器稳定性
    5.4 仿真分析
        5.4.1 源侧输入电压摄动时系统性能
        5.4.2 CPL负载扰动时系统稳定性
        5.4.3 扰动观测器观测效果
    5.5 小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3850602