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)實驗確定，則建立控制對象的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，則需得出控制對象的傳遞函數(shù)模型，然后畫出控制對象的波德圖(Bode)，根據(jù)波德圖可以得出增益裕量，和剪切頻率，此時可據(jù)下式可確定和。 （） PI控制器的設(shè)計 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，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)控制時開關(guān)頻率不確定，由滯環(huán)帶寬決定，而使用PWM控制時，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，由于計算過程中取值的偏差，實際仿真參數(shù)可在此范圍上進行調(diào)節(jié)?；谏衔墓剑ぷ饔贒CM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證上述控制方案的有效性，本文利用IRFP450A設(shè)計了BOOST變換器的工作電路。實際硬件調(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 輸出電壓波形當控制頻率設(shè)置為100KHz時，此時可以看出迫性為一條直線，進過測試，較輸入電壓有了明顯的提高。當輸入的控制頻率設(shè)置為10KHz時，. 輸出電壓波形當輸入控制電壓為1KHz時，此時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，首先實現(xiàn)了該系統(tǒng)的局部線性化，通過研究系統(tǒng)的內(nèi)動態(tài)穩(wěn)定性可知：直接電壓控制時，系統(tǒng)為非最小相位系統(tǒng)，其內(nèi)動態(tài)不穩(wěn)定；電流模式控制時，系統(tǒng)為最小相位系統(tǒng)，其內(nèi)動態(tài)漸進穩(wěn)定，可通過控制電感電流間接控制輸出電壓，并推導出新的非線性控制律。實驗結(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?？紤]實際電路附屬參數(shù)的影響，對該電流控制方案進行了修正。實驗結(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)動穩(wěn)態(tài)特性良好；與已有的實現(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)字實現(xiàn)，控制系統(tǒng)性能良好；同時，研究結(jié)果驗證了實現(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)計是對我們知識運用能力的一次全面的考核，也是對我們在學校所學科目的一個綜合訓練，培養(yǎng)我們運用知識解決生活或工作中的實際問題的能力，為以后工作打下了良好的基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計能順利完成，首先要感謝我的指導老師陳奇老師，老師認真負責的工作態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神和深厚的理論實踐水平都使我們深感敬佩。他無論是在理論上還是在實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的全體老師，感謝你們對我提出的寶貴建議。本片論文是我自己汗水的結(jié)果，但是沒有老師和同學們的幫助，我是無法完成的。當我完成論文的時候，涌上我心頭的不是欣喜，而是對各位幫助過我的老師和同學的謝意。謹此向所有老師和幫助我們的同學們表示真誠的謝意！參 考 文 獻1 周志敏,[J].北京：人民郵電出版社，2003,1_31．2 鄭國川，：福建科學技術(shù)出版社，2004.3 何希才,新型開關(guān)電源設(shè)計與應用[J].北京：科學出版社，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，2004．8 林維明,黃是朋,張冠生,[J].中國電機工程學報,2001,21(9)：7981．9 Motorola DCDC Converter Control Circuits[M].Motorola Inc,199610 周志敏,周紀海,[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)型風電系統(tǒng)大容量Boost PFC 拓撲及控制方法[J]．電工技術(shù)學報，2008，23(1)：104109．13 胡躍明．非線性控制系統(tǒng)理論與應用[M]．北京：國防工業(yè)出社，2005：68105．14 程代展．應用非線性控制[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2006：138182．15 盧強，孫元章．電力系統(tǒng)非線性控制[M]．北京：科學出版社，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]．中國電機工程學報，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[學位論文]，2009
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