DC-DC變換器的非線性與切換控制方法的研究.pdf

1、DC-DC變換器是典型的變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，DC-DC變換器作為電力電子設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)，對其動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能要求越來越高，特別是DC-DC變換器的輸出跟蹤的準(zhǔn)確性也提出了更高要求。因此，采用先進(jìn)的控制理論，保證DC-DC變換器準(zhǔn)確的跟蹤、穩(wěn)定的輸出以及較好的動態(tài)性能是人們關(guān)注的重點(diǎn)，也成為一項(xiàng)重要的研究課題。
　　本文基于DC-DC變換器的數(shù)學(xué)模型，采用自適應(yīng)控制、反步控制、滑?？刂?、切換控制等方法，對DC-

2、DC變換器的輸出跟蹤、動態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能、保成本性能等問題進(jìn)行了研究，具體工作歸納如下:
　　第一章，簡要地介紹了DC-DC變換器的定義、應(yīng)用、工作原理、分類等基本問題。概述了DC-DC變換器常用的控制方法，以及切換控制在DC-DC變換器中應(yīng)用的現(xiàn)狀。
　　第二章，研究了具有未知常參數(shù)不確定性的Buck變換器的輸出跟蹤問題。在自適應(yīng)反步控制設(shè)計(jì)的最后一步加入滑模面的概念設(shè)計(jì)控制器，所設(shè)計(jì)的控制器是連續(xù)的，同時(shí)又能獲得很好的跟

3、蹤性能，并保證系統(tǒng)是漸近穩(wěn)定的。
　　第三章，研究當(dāng)Buck變換器的負(fù)載R為具有已知界的時(shí)變不確定性時(shí)，提出了采用自適應(yīng)平滑模反步控制設(shè)計(jì)方法。該方法設(shè)計(jì)的控制器不僅是連續(xù)的，而且對系統(tǒng)中存在的不確定性具有很好的魯棒性。自適應(yīng)平滑模反步控制屬于有界跟蹤，但這個(gè)界可以設(shè)計(jì)得任意小，完全能夠滿足工程要求。
　　第四章，針對傳統(tǒng)的反步方法在控制器的遞推設(shè)計(jì)過程中，需要對虛擬控制進(jìn)行反復(fù)求導(dǎo)而帶來的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中方程項(xiàng)數(shù)的膨脹問題，

4、以及對于符合反步設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中存在具有未知界的時(shí)變不確定性時(shí)，提出了基于傅里葉級數(shù)逼近法的自適應(yīng)動態(tài)面控制方法，并將該方法應(yīng)用到Buck變換器的控制器設(shè)計(jì)中，被控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了有界穩(wěn)定，而且輸出以任意小的界跟蹤期望值。
　　第五章，研究了帶有仿射向量的一類切換系統(tǒng)的保成本控制問題。利用每個(gè)子系統(tǒng)的輔助函數(shù)來構(gòu)造整個(gè)切換系統(tǒng)的多Lyapunov函數(shù)，其中輔助函數(shù)具有二次項(xiàng)和一次項(xiàng)函數(shù)結(jié)構(gòu)。利用這樣的多Lyapunov函數(shù)設(shè)計(jì)切換律，使得切

5、換系統(tǒng)的狀態(tài)收斂到一個(gè)期望的切換平衡點(diǎn)，并且滿足保成本指標(biāo)。此外，研究了具有多胞型切換系統(tǒng)的保成本控制問題，并將所得到的結(jié)果應(yīng)用到Boost和Buck變換器系統(tǒng)中。
　　第六章，針對Buck變換器的特性，考慮電路元件寄生電阻的存在，以及電感工作在連續(xù)導(dǎo)通模式下，建立了Buck變換器的精確數(shù)學(xué)模型。針對此模型，基于切換控制器的方法，研究其輸出跟蹤問題。首先利用Backstepping技術(shù)，設(shè)計(jì)了兩類控制器:第一類保證調(diào)節(jié)時(shí)間不大于任