boost變換器建模及其非線性控制方法-資料下載頁
2025-04-14 13:42本頁面
【正文】 若根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定，則建立控制對(duì)象的PID閉環(huán)模型，將積分微分參數(shù)設(shè)為0，逐步增大比例環(huán)節(jié)，直到輸出波形出現(xiàn)震蕩，此時(shí)的比例系數(shù)即為比例增益，而即為輸出波形的振蕩周期。若依據(jù)頻率特性分析確定，則需得出控制對(duì)象的傳遞函數(shù)模型，然后畫出控制對(duì)象的波德圖(Bode)，根據(jù)波德圖可以得出增益裕量，和剪切頻率，此時(shí)可據(jù)下式可確定和。 （） PI控制器的設(shè)計(jì) 雙閉環(huán)BOOST變換器控制原理圖由圖3—2所示的Boost變換器電流型雙閉環(huán)控制原理圖，Boost變換器的輸出電壓參考值與實(shí)際值的偏差通過電壓控制器得到電感電流的期望值，該值經(jīng)過電流控制器與電感電流實(shí)際值相比較產(chǎn)生誤差值，再通過開關(guān)控制器產(chǎn)生Boost變換器開關(guān)管的控制信號(hào)，調(diào)節(jié)電感電流和輸出電壓值，最終使電感電流和輸出電壓值均趨于穩(wěn)態(tài)值[17]。在傳統(tǒng)的電流型雙閉環(huán)控制中，電壓控制器采用PI或PID調(diào)節(jié)器，電流控制器即為一個(gè)減法器和增益環(huán)節(jié)。開關(guān)控制器一般選擇PWM或滯環(huán)控制器。其中，滯環(huán)控制時(shí)開關(guān)頻率不確定，由滯環(huán)帶寬決定，而使用PWM控制時(shí)，開關(guān)頻率由三角波確定，屬于定頻控制。本節(jié)中使用的是滯環(huán)控制。4 系統(tǒng)仿真研究本文選定臨界靈敏度法進(jìn)行參數(shù)整定，取定電路參數(shù)為：仿真的參數(shù)數(shù)據(jù)：E=12V，R=8Q，L=200uH，C=100uF，期望輸出24V。電容、電感，開關(guān)管以及二極管的等效電阻均取為0。以上參數(shù)僅為理論值，由于計(jì)算過程中取值的偏差，實(shí)際仿真參數(shù)可在此范圍上進(jìn)行調(diào)節(jié)。基于上文公式，工作于DCM的BOOST變換器的波形仿真圖如圖所示： 輸出電壓波形圖 輸出電流波形圖5. BOOST變換器硬件仿真為了驗(yàn)證上述控制方案的有效性，本文利用IRFP450A設(shè)計(jì)了BOOST變換器的工作電路。實(shí)際硬件調(diào)試中，我選用輸入電壓為E=5V，電感，電容，開關(guān)管，反饋系數(shù)為K=5000，具體調(diào)試圖如下所示： 輸入的控制波形 輸出電壓波形當(dāng)控制頻率設(shè)置為100KHz時(shí)，此時(shí)可以看出迫性為一條直線，進(jìn)過測試，較輸入電壓有了明顯的提高。當(dāng)輸入的控制頻率設(shè)置為10KHz時(shí)，. 輸出電壓波形當(dāng)輸入控制電壓為1KHz時(shí)，此時(shí)可以看出電壓開始出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象。 輸出電壓必行圖，此時(shí)可以看出電壓的斷續(xù)現(xiàn)象更加明顯。結(jié) 論本文提出一種新型Boost 變換器非線性電流控制方法。采用輸入輸出線性化方法，首先實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的局部線性化，通過研究系統(tǒng)的內(nèi)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性可知：直接電壓控制時(shí)，系統(tǒng)為非最小相位系統(tǒng)，其內(nèi)動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定；電流模式控制時(shí)，系統(tǒng)為最小相位系統(tǒng)，其內(nèi)動(dòng)態(tài)漸進(jìn)穩(wěn)定，可通過控制電感電流間接控制輸出電壓，并推導(dǎo)出新的非線性控制律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該控制方案能保證電感電流精確跟蹤給定值，但輸出電壓存在穩(wěn)態(tài)誤差。考慮實(shí)際電路附屬參數(shù)的影響，對(duì)該電流控制方案進(jìn)行了修正。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明修正方案正確有效，輸出電壓無穩(wěn)態(tài)誤差，控制系統(tǒng)動(dòng)穩(wěn)態(tài)特性良好；與已有的實(shí)現(xiàn)Boost 變換器完全線性化的狀態(tài)反饋精確線性化方法相比，本文提出的控制方法更簡單，容易數(shù)字實(shí)現(xiàn)，控制系統(tǒng)性能良好；同時(shí)，研究結(jié)果驗(yàn)證了實(shí)現(xiàn)非線性系統(tǒng)的完全精確線性化并不一定比部分精確線性化性能更理想。致 謝畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們知識(shí)運(yùn)用能力的一次全面的考核，也是對(duì)我們在學(xué)校所學(xué)科目的一個(gè)綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)我們運(yùn)用知識(shí)解決生活或工作中的實(shí)際問題的能力，為以后工作打下了良好的基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)能順利完成，首先要感謝我的指導(dǎo)老師陳奇老師，老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論實(shí)踐水平都使我們深感敬佩。他無論是在理論上還是在實(shí)踐上都給了我們很大的幫助，使我們都有了很大的提高。尤其是他對(duì)我們耐心執(zhí)著的態(tài)度使我深受鼓舞。其次我要感謝各位答辯委員會(huì)的全體老師，感謝你們對(duì)我提出的寶貴建議。本片論文是我自己汗水的結(jié)果，但是沒有老師和同學(xué)們的幫助，我是無法完成的。當(dāng)我完成論文的時(shí)候，涌上我心頭的不是欣喜，而是對(duì)各位幫助過我的老師和同學(xué)的謝意。謹(jǐn)此向所有老師和幫助我們的同學(xué)們表示真誠的謝意！參 考 文 獻(xiàn)1 周志敏,[J].北京：人民郵電出版社，2003,1_31．2 鄭國川，：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2004.3 何希才,新型開關(guān)電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].北京：科學(xué)出版社，2001.4 張衛(wèi)平,開關(guān)變換器的建模與控制[M]．北京：中國電力出版社，2006．5 Rashid M H．Power electronics handbook[M].London:Academic Press,2001.6 [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007,.7 ／DC開關(guān)變換器的建模分析與研究[D]．南京：南京航空航天大學(xué)，2004．8 林維明,黃是朋,張冠生,[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2001,21(9)：7981．9 Motorola DCDC Converter Control Circuits[M].Motorola Inc,199610 周志敏,周紀(jì)海,[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004,1_31．11 [M]．高等教育出版社,2006,0712 李建林，高志剛，趙斌，等．直驅(qū)型風(fēng)電系統(tǒng)大容量Boost PFC 拓?fù)浼翱刂品椒╗J]．電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2008，23(1)：104109．13 胡躍明．非線性控制系統(tǒng)理論與應(yīng)用[M]．北京：國防工業(yè)出社，2005：68105．14 程代展．應(yīng)用非線性控制[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006：138182．15 盧強(qiáng)，孫元章．電力系統(tǒng)非線性控制[M]．北京：科學(xué)出版社，1993：2085．16 鄧衛(wèi)華，張波，胡宗波，等．CCM Buck 變換器的狀態(tài)反饋精確線性化的非線性解耦控制研究[J]．中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2004，24(5)：120125．17 梁薇，基于FPGA的BOOST變換器建模和智能控制的研究[學(xué)位論文]，2009
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