基于非線性建模的S3R穩(wěn)定性分析及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、隨著航天器高功率高電壓的發(fā)展要求，航天器電源系統(tǒng)在近幾年中經(jīng)歷了巨大的發(fā)展，其中太陽能電池陣—蓄電池電源系統(tǒng)是目前最常用的供電系統(tǒng)。在電源控制器(PCU)中順序開關(guān)分流調(diào)節(jié)器(S3R)調(diào)節(jié)太陽能電池陣輸出、維持輸出電壓恒定，是PCU中極其重要的一部分。S3R系統(tǒng)穩(wěn)定性分析結(jié)果的準確性對系統(tǒng)設(shè)計有著極其重要的影響。由于S3R采用多級并聯(lián)結(jié)構(gòu)，所以系統(tǒng)的控制環(huán)為多級并聯(lián)滯環(huán)控制方式，具有很強的非線性特性。現(xiàn)有的S3R建模方法為近似線性化法，

2、該方法建立的線性數(shù)學(xué)模型忽略了系統(tǒng)的非線性特性，無法準確判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　本文以100V母線電壓等級航天器中帶滯環(huán)電壓控制方式的S3R為研究對象，為了精確分析S3R的穩(wěn)定性，采用描述函數(shù)法建立了S3R的非線性數(shù)學(xué)模型?；诮凭€性化法和描述函數(shù)法分別對S3R進行建模，判斷兩種模型下的S3R穩(wěn)定性結(jié)果。同時在基于描述函數(shù)法的穩(wěn)定性分析中，根據(jù)理論分析PI參數(shù)、滯環(huán)帶參數(shù)對奈奎斯特曲線及非線性環(huán)節(jié)曲線的影響，從而可以得到系統(tǒng)優(yōu)化

3、設(shè)計的參數(shù)調(diào)整方向。基于以上穩(wěn)定性分析，證明S3R在特定的負載區(qū)域會出現(xiàn)兩極S3R單元同時PWM的特殊工作狀態(tài)，為了分析系統(tǒng)在這種特殊工作狀態(tài)下的輸出特性，本文推導(dǎo)系統(tǒng)的迭代計算公式，并建立系統(tǒng)迭代計算程序。利用該程序描繪系統(tǒng)輸出母線電壓的分岔圖，分析系統(tǒng)全負載域內(nèi)的工作狀態(tài)并確定特殊工作狀態(tài)的負載區(qū)域;同時繪制特殊工作狀態(tài)下的系統(tǒng)輸出相圖。仿真和實驗結(jié)果驗證了基于描述函數(shù)法所建立的S3R數(shù)學(xué)模型穩(wěn)定性分析結(jié)果的準確性，建立了更加精確的