BOOST变换器恒频滑模变结构控制研究与仿真

本文通过对Boost变换器工作在电感电流连续时的两种不同模态下,对状态方程进行分析。构造出恒定开关频率滑模变结构控制的切换函数和控制函数,并分别设计了基于电压参考值与电流参考值两种恒定开关频率的滑模变结构控制模型。通过MATLAB对其进行仿真,结果表明所用方法能获得更好的启动特性和抗扰动特性。     

电流连续型Boost变换器状态反馈精确线性化与非线性PID控制研究

基于非线性系统的微分几何理论并结合传统PID控制的优点，建立了CCM(电流连续型)Boost变换器的非线性仿射模型并推导出非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈表达式，得到了Boost变换器状态反馈精确线性化模型。文中结合基于输出误差的PID控制，提出了变换器非线性PID解耦控制策略。研究结果表明，Boost变换器非线性PI解耦控制，比传统的PI控制有更好的动态响应和稳态特性，状态反馈精确线性化能对Boost变换器这类分段线性系统实现完全控制解耦。DC／DC变换器利用状态反馈精确线性化技术并结合传统PI控制技术的优点进行解耦控制，其结果对进一步研究具有一般性理论和实际意义。     

Boost PFC变换器快时标分岔的控制方法

基于对峰值电流型Boost功率因数校正（PFC）变换器的离散建模,得到变换器电感电流的频闪映射图,并利用相轨迹更好地揭示了输入电压和电感电流稳定性的关系。为了避免分岔,使变换器稳定工作在单周期态,分别采用参数微扰法和双积分滑模法进行分岔控制。仿真结果表明,与参数微扰法相比,双积分滑模法不需要施加外部扰动,具有更好的鲁棒性,能有效地避免因输入电压变化所产生的分岔现象,还弥补了参数微扰法在快时标分岔控制效果中的不足,并获得更高的功率因数值。     

Boost变换器全分数阶化系统分析与控制性能研究

实际存在的系统大多具有分数阶特性,利用分数阶微积分理论对原系统进行建模能够更加准确地描述系统行为,并且用分数阶PID控制器代替整数阶PID控制器可以获得更好的系统性能。首先利用Oustaloup算法对s0.8进行5阶拟合,进而构建出5阶拟合的分数阶电感电容模型,相比10阶模型得到简化。在建立了Boost变换器的分数阶数学模型基础上,采用分数阶PID控制器形成了电压电流双闭环的Boost变换器全分数阶化系统。利用MATLAB软件对分数阶电路模型、分数阶数学模型以及全分数阶化系统进行仿真。研究结果表明,分数阶模型可以更准确地描述Boost变换器特性,分数阶PID控制的全分数阶化系统具有良好的稳态和动态性能。     

MF型音圈电机滑模-自抗扰控制研究

针对系统外部不确定扰动及内部摩擦力等非线性特性对MF型音圈电机控制系统的影响,提出了基于滑模控制与自抗扰控制结合的复合控制。建立了基于改进LuGre动态摩擦力电机模型,设计了内环采用PI控制的双闭环控制,其中外环在系统远离滑模面时采用滑模控制实现快速响应,到达滑模面趋近平衡点时采用自抗扰控制消除抖振,提高系统稳定性和控制精度。通过与PID控制以及滑模控制对比的仿真和试验数据表明:提出的滑模-自抗扰控制显著提升了MF型音圈电机阶跃响应时间、相位滞后时间、控制精度,同时系统对负载变化以及噪声具有较强的抗扰性和鲁棒性。     

Boost变换器滑模变结构控制策略的研究

本文提出一种针对Boost变换器的滑模变结构控制器的数字化实现。Boost变换器由于存在开关动作是一种非线性系统,滑模变结构控制可以改变控制器结构,本质上适用于非线性系统。仿真数据表明,滑模控制器具有更好的动静态特性。整个系统可以稳定的工作在较宽的负载范围内,并且对外部扰动和系统内部参数变化不敏感。     

基于Matlab的PFC Boost变换器仿真研究和实验验证

介绍了平均电流控制型PFC Boost变换器的结构,分析了其工作原理.分别采用Power System工具箱和考虑电感电流断续工作状态的C-MEX文件S函数建立了主电路模型,对平均电流控制型PFC Boost变换器进行了仿真.仿真结果表明,与Power System工具箱模型相比,基于C-MEX文件的S函数仿真模型能够准确仿真电流断续工作状态,仿真速度快.设计了电路样机进行了实验研究,仿真结果与实验结果一致,证明了该方法的正确性.利用该方法可以高效地仿真研究系统结构和参数变化时性能变化情况,得到的平均电流控制型PFC Boost变换器的混沌分岔图,为更好地理解和设计这种变换器提供了有利的工具.     

低速大转矩永磁同步电机矢量控制研究

低速大转矩永磁同步电机调速系统在负载频变时存在动态响应慢的问题,本文分析了永磁同步电机数学模型、无传感器控制和自抗扰控制原理后,提出了一种基于滑模观测的自抗扰控制方法,并将其应用于矢量控制中,以提高永磁同步电机的运行性能。与传统滑模观测器相比,该方法的观测器是采用饱和函数sat作为开关函数,并引入锁相环得到转子位置估计值的方法,来减小估计误差。此外,再对滑模观测器的输出值进行动态跟踪与实时补偿来设计出适用于永磁电机的自我补偿型自抗扰控制器,并将该方法应用到永磁同步电机矢量控制系统中。仿真结果表明：采用自抗扰控制器的矢量控制系统具有更好的抗扰动能力和跟踪精度,电机满载启动时无超调,负载转矩突然变化时,系统能快速响应。     

不连续导电模式V2C控制Boost变换器分析

采用平均开关模型方法建立了不连续导电模式(DCM)V2C控制Boost变换器的小信号模型,得到了相应的交流小信号传递函数,并对DCM模式V2C控制、电流型控制和电压型控制Boost变换器进行了仿真研究.分析和仿真表明在DCM模式下V2C控制方法比电流型控制方法具有更好的动态响应特性.     

双线性开关网络的时变滑模控制方法

通过在滑模面的设计中引入参数的变化,可得到双线性开关网络时变滑模控制的通用综合方法。对一大类双线性开关网络－硬开关变换器进行了设计及分析举例,并对Boost变换器的启动特性及瞬态响应特性作了具体仿真和结果分析。     

基于∑-△调制器的Boost变换器的滑模变结构控制

针对常规滑模变结构控制器应用于电流连续型Boost变换器中,存在开关频率不固定等问题,提出了一种基于∑-Δ调制器的滑模变结构控制方法。该方法选定反映控制目的的滑模面后,引入指数趋近律的方法来设计滑模变结构控制器,控制器的输出经∑-Δ调制后驱动开关管;通过对控制参数的调节,可实现Boost变换器动态性能与稳态性能之间的平衡。仿真结果表明,采用所设计滑模变结构控制器的Boost变换器开关频率固定,启动性能可调,对输入电压扰动及负载大幅度突变具有较强的鲁棒性。     

风力发电系统多重化升压斩波器瞬时电流控制

在详细分析了多重化升压斩波器工作原理的基础上提出了一种瞬时电流控制方法.该多重化升压斩波器应用于兆瓦级直驱型风力发电系统中,文中给出了系统结构及控制策略.为了得到升压斩波器的连续数学模型,对其开关函数进行了傅里叶分析,从而推导出输入电流中的低频分量和高频分量.针对其中的低频分量,采用了所提出的瞬时电流控制方法加以抑制,...     

基于新型趋近律的光伏MPPT控制策略

为了进一步提高光伏发电系统的最大功率跟踪性能，提出一种基于新型趋近律的滑模控制策略。同时，针对普遍采用的非线性滑动流形易出现判断误区的情况，提出一种应用于光伏发电系统最大功率跟踪的可切换线性滑动流形，使得系统在受干扰后具有更快的响应速度。采用Boost电路作为控制对象，利用双曲正切函数的连续性和快速性，设计一种基于指数函数的快速性和幂函数的平滑性的多幂次趋近律的滑模控制策略，并在Matlab/Simulink仿真平台中进行验证。结果表明：当光照强度、温度、负载和参数发生变化时，采用新型趋近律和可切换线性滑动流形的滑模控制策略能够实现对最大功率点的精确追踪，具有更好的动态响应速度和抗振性能。     

基于遗传算法的Boost变换器协同控制器设计

由于Boost变换器是一个非线性时变系统,使得控制器的设计遇到了一定的挑战。为改善Boost变换器的控制性能,本文设计了一种基于协同控制理论的控制器,并利用遗传算法对控制器参数进行优化。仿真和试验结果表明,该控制方法具有较好的启动特性,并对系统参数及负载的变化具有很强的鲁棒性。     

基于变结构的协同控制方法及其在DC/DC开关变换器中应用

为解决滑模控制因开关频率不固定而不能实用的问题,引入协同控制方法并将其应用于DC/DC开关变换器。简要介绍协同控制方法的解析生成过程。利用变结构理论分析协同控制方法的收敛速度以及对外部干扰和内部参数变化的鲁棒性。分析表明,协同控制方法开关频率恒定、容易数字实现和离开流形的动态特性较好;从任意初始状态都能按指数收敛到流形;对满足一定匹配条件的系统内部参数扰动和外部干扰具有不变性。以带恒功率负载的Boost变换器为例,讨论了协同控制器的设计问题,给出该闭环系统的稳定条件,基于稳定条件设置协同控制参数。Simulink仿真结果表明,协同控制器能渐近稳定在目标工作点上,对负载突变和负载功率突变具有较强的鲁棒性。     

开关电感Boost变换器的失效机理及基于参数扰动的混沌控制方案研究

开关电感Boost变换器是新能源系统中应用较为广泛的一种高增益DC-DC变换器。由于变换器本身的特性,当电路参数的变化超出一定范围时,会发生分岔、混沌等非线性现象,造成变换器失效,此时变换器无法正常稳定运行并且工作性能下降,因此有必要控制变换器从混沌态重回稳定态。基于参数扰动混沌控制法的基本原理,设计了适用于峰值电流控制型开关电感Boost变换器的混沌控制方案。该方案可使工作于混沌状态的变换器能迅速返回周期-1态稳定工作,其输出电压增益得以提高、输出纹波显著降低,并且在输入和负载有较大扰动时变换器系统均能稳定工作。利用非线性理论对变换器失效机理进行分析和混沌控制,对于DC-DC变换器参数设计、稳定性分析和性能提升具有一定的实际应用价值。     

基于R-S-T控制的复合电源双向DC/DC变换器设计

为了提高复合电源双向DC/DC变换器工作过程中的动态特性,提出一种用于三通道交错并联双向Buck/Boost变换器的R-S-T控制策略。分析该变换器在Buck/Boost模态下工作过程,建立了交流小信号模型并得出控制变量到状态变量的传递函数,在此基础上设计了双向DC/DC变换器的R-S-T控制系统。相较于传统的PI控制,R-S-T控制策略具有更好的动态和稳态响应特性,最后运用Matlab/Simulink软件对该变换器系统进行仿真。结果表明,基于R-S-T控制的复合电源双向DC/DC变换器具有响应速度更快,超调量更小,鲁棒性更强的特点。     

光伏微逆变器中Boost变换器的混沌现象分析与控制研究

由于光伏并网微逆变器中Boost变换器存在着混沌现象,易造成微电网系统的不稳定。故引入两级式微逆变器,通过建立Boost变换器模型分析混沌现象产生机理,参考电流参数是造成混沌的重要因素。提出一种基于参数共振微扰法的Boost变换器混沌动力学控制方法,以参考电流作为微扰参数,推导出最优控制计算公式。通过实例验证,参数共振微扰法可以有效抑制Boost变换器的混沌现象。结果表明该控制算法对研究光伏微逆变器具有有效性和可行性。     

单电感双输出Boost变换器的复合控制方案

为减小单电感双输出Boost变换器的交叉调节,提出一种复合控制方案。建立变换器仿射非线性数学模型,基于微分几何理论证明所建模型满足精确反馈线性化条件,构造出相应输出函数实现系统的线性化和解耦,进而分别为线性系统设计内模控制器和状态反馈控制器,并对满足控制系统稳定要求的反馈系数选取进行分析。与现有控制方法进行仿真比较,结果表明,所提控制方案具有更好的动态调节特性、更优的控制性能和更小的交叉调节。实验结果进一步验证了所提控制方案的可行性。     

DC-DC Boost变换器混沌运行仿真及实验研究

DC-DC boost变换器是开关变换器中最常用、最基本的电路，其丰富的非线性行为为研究混沌现象提供了便利。该文以Boost变换器为研究对象，分别就参数控制和外加混沌信号控制两种行为进行仿真和实验研究。参数控制演示了Boost变换器由单周期通向混沌运行的演化过程；外加混沌信号控制时，为了得到较好的输出特性，该文加入了电流负反馈，实验基于DSP数字控制，分别研究了变频混沌控制与变幅混沌控制两种情况。以上实验结果都证明了混沌控制对于降低DC-DC开关变换器EMI十分有效。