基于PIDNN的降壓三電平直流變換器的控制策略研究.pdf

1、基于PIDNN的降壓三電平直流變換器的控制策略研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（專業(yè)學(xué)位）學(xué)生姓名：楊宇指導(dǎo)教師：王智慧副教授兼職導(dǎo)師：李聃高工學(xué)位類別：工程碩士（控制工程領(lǐng)域）重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院二O一六年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要多電平變換器具有開關(guān)管電壓應(yīng)力低、輸出電壓諧波小、容量大等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用并得到快速發(fā)展。三電平直流變換器是多電平變換器中應(yīng)用最為廣泛的一種，相對(duì)于其他多電平變換器，其優(yōu)勢(shì)在于采用最少的開關(guān)管最大程度地降

2、低了開關(guān)管的電壓應(yīng)力，而且在降低開關(guān)管電壓應(yīng)力的同時(shí)改善了輸出性能，減小了輸出濾波器體積，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，非常適用于要求中大功率而系統(tǒng)又不過于復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)合。然而在實(shí)際工程應(yīng)用中，控制電路、驅(qū)動(dòng)電路以及各個(gè)開關(guān)管之間的參數(shù)都不可能完全一致，從而導(dǎo)致各個(gè)開關(guān)管的導(dǎo)通關(guān)斷時(shí)間不相等，系統(tǒng)參數(shù)變化以及負(fù)載突變等都有可能導(dǎo)致飛跨電容電壓不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致開關(guān)管電壓應(yīng)力不相等，損壞電容及開關(guān)器件，三電平波形也不對(duì)稱，失去其基本優(yōu)勢(shì)。因此，為了確

3、保三電平變換器正常工作，必須對(duì)飛跨電容的電壓采取一定的控制措施。三電平變換器的輸出電壓與飛跨電容電壓之間存在強(qiáng)耦合的關(guān)系，而且其中存在開關(guān)變換，屬于非線性系統(tǒng)，如何高效穩(wěn)定地控制飛跨電容電壓和輸出電壓是系統(tǒng)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。PID控制器結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單穩(wěn)定精度高可靠性能好等優(yōu)點(diǎn)，目前在很多方面都有著廣泛的應(yīng)用，但是PID控制器必須依賴于精確的數(shù)學(xué)模型，然后調(diào)整出合適的PID控制器參數(shù)才能發(fā)揮出其優(yōu)點(diǎn)。人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是由大量簡(jiǎn)單的神經(jīng)元按照一定

4、的連接方式形成的仿生智能網(wǎng)，具有本質(zhì)的非線性，多層神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)具有逼近任意函數(shù)的能力，對(duì)系統(tǒng)的控制不依賴于被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型、對(duì)被控對(duì)象的非線性具有天然的自適應(yīng)能力，非常適合應(yīng)用于三電平開關(guān)變換器中飛跨電容電壓以及輸出電壓的控制。因此，將PID控制作為基本單元融合進(jìn)入神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，得到PID神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)（ProptionalIntegralDerivativeNeuralwk，PIDNN）控制器，兼顧神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和PID控制器的優(yōu)點(diǎn)，既具有PID

5、控制器的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以自動(dòng)補(bǔ)償非線性系統(tǒng)在模型階次、參數(shù)和輸入信號(hào)等方面的變化，對(duì)被控對(duì)象具有非常好的適應(yīng)性，非常適用于對(duì)降壓三電平變換器的控制，增強(qiáng)其魯棒性的同時(shí)提高了其控制性能。本文詳細(xì)分析了降壓三電平直流變換器的基本工作原理及其性能優(yōu)點(diǎn)，給出了PIDNN控制器的工作原理，并針對(duì)文中的降壓三電平直流變換器，設(shè)計(jì)出了PIDNN控制器，對(duì)具有強(qiáng)耦合性的輸出電壓和飛跨電容電壓進(jìn)行控制。在理論研究的基礎(chǔ)上，對(duì)所設(shè)計(jì)的控制器進(jìn)行仿真試驗(yàn)并對(duì)結(jié)