电流连续型Boost变换器状态反馈精确线性化与非线性PID控制研究

基于非线性系统的微分几何理论并结合传统PID控制的优点，建立了CCM(电流连续型)Boost变换器的非线性仿射模型并推导出非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈表达式，得到了Boost变换器状态反馈精确线性化模型。文中结合基于输出误差的PID控制，提出了变换器非线性PID解耦控制策略。研究结果表明，Boost变换器非线性PI解耦控制，比传统的PI控制有更好的动态响应和稳态特性，状态反馈精确线性化能对Boost变换器这类分段线性系统实现完全控制解耦。DC／DC变换器利用状态反馈精确线性化技术并结合传统PI控制技术的优点进行解耦控制，其结果对进一步研究具有一般性理论和实际意义。     

Boost变换器精确反馈线性化滑模变结构控制

利用非线性系统的微分几何理论,在Boost变换器仿射非线性模型基础上,推导出对应的非线性坐标变换矩阵和状态反馈表达式,得到Boost变换器状态反馈精确线性化模型。在此线性化模型基础上,选取线性切换函数和指数趋近律,设计滑模变结构控制器。研究对比表明,所提出的精确反馈线性化滑模变结构控制策略具有良好的动态响应调节和稳态误差调节特性,同时克服了现有精确反馈线性化控制策略固有的对精确数学模型依赖性的缺点,表现出更强的鲁棒性,从而具有一般性理论和实际意义。     

飞轮储能系统放电单元无源化控制方法研究

针对飞轮储能系统放电单元的DC/DC开关变换器非线性控制问题,研究系统中二次电源Boost变换器,给出适于仿真和编程的Boost变换器标幺值平均模型.基于Lyapunov直接方法,分析Boost变换器的稳定性.应用非线性系统的微分几何理论,通过坐标变换和反馈补偿将非线性系统反馈等价为子系统与积分器的串联结构,得到一种使Boost变换器控制系统渐近稳定的无源化控制律,并给出DC-AC逆变器的设计方法.仿真和实验结果表明,系统在输入大范围变化时,控制器具有良好的鲁棒性使输出保持稳定.     

一种宽工作范围Boost电路的滑模变结构控制策略研究

由于Boost变换器自身非线性以及非最小相位的结构特点,传统PI控制器能够保证Boost变换器在所设计的额定工作点附近稳定工作,并取得良好的动态和稳态性能。当Boost变换器的工作状态与额定点发生较大偏差时,其稳定性就无法保证。因此针对Boost变换器在偏离额定工作状态下的稳定性以及动态性能不足的问题,提出了一种滑模变结构控制与PI控制器相结合的控制策略。内环为采用电感电流为反馈量的滑模控制器,外环采用以输出电容电压为反馈量的PI控制器,并在滑模控制器中引入指数趋近律改善性能,提高了Boost变换器在宽范围工作下的稳定性和动态性能。基于Boost变换器模型,针对所提出的控制策略进行控制器参数设计,最后通过仿真与实验验证了控制策略的可行性与有效性。     

电流断续状态下Boost变换器建模与仿真

为了辅助升压变换器(Boost变换器)在应用中的设计,分析了电流断续状态下Boost变换器的工作过程,建立了这种状态下的Boost变换器非线性数学模型,在结合二进制逻辑变量,建立了S im u link模块下的变换器仿真模型,研究表明仿真结果与理论分析结果一致,证实了模型的准确性和可行性,这种逻辑与模拟结合的简明通用的模型可以高效辅助Boost电路设计并为参数优选打下了基础。     

改进的Boost变换器小信号模型及其应用

Boost变换器足一个非线性时变系统,用解析方法进行动态分析较为复杂.针对日前无法建立开关电源精确数学模型情况,提出利用状态空间平均法建立Boost变换器的小信号模型,目的在于改进Boost变换器的仿真模型.应用Matlab软件对其进行了仿真.同时设计了40 V/120 V的Boost变换器.以该变换器为对象,对电路的动态响应特性和稳定性进行了实际应用研究.仿真和实验结果证明了该模型的有效性.     

Boost变换器带恒功率负载状态反馈精确线性化与最优跟踪控制技术研究

分析了Boost变换器带恒功率负载的特性，推导出系统传递函数并得到系统稳定运行条件。采用状态反馈精确线性化技术对系统进行控制。根据Boost变换器带恒功率负载的特点，将最优跟踪技术应用于精确线性化控制中，得到系统非线性控制律。用SABER软件对得到的控制律进行了仿真。仿真结果表明：精确反馈线性化结合最优跟踪可以对Boost变换器带恒功率负载系统进行有效的控制，使系统具有理想的稳态特性和动态响应，在电源及负载大范围变化时，保证系统的稳定运行，满足不同类型负载的要求，具有大信号稳定特性。     

三态Boost型DC/DC变换器的数学模型及其输入/输出反馈线性化非线性控制方法

针对传统的Boost型DC/DC变换器存在不稳定的零动态问题,Viswanathan K.提出了一种改进拓扑结构的三态Boost型DC/DC变换器。考虑到现有文献均采用小信号模型和相应的线性控制方法,难以发挥该三态Boost变换器的优势,为此,在建立三态Boost型DC/DC变换器大信号状态空间数学模型的基础上,根据其多变量、非线性特点,基于输入/输出反馈线性化提出一种新颖的非线性控制方法。自制的样机实验结果表明:与传统的PI控制方法相比,该新型非线性控制方案具有明显的优势,不仅输出电压的调节范围较宽、稳态偏差小,而且动态性能也明显改善。     

基于动态补偿的CCM Boost变换器的最优控制

针对Boost DC/DC变换器在抑制干扰方面存在的不足,建立了CCM(电流连续型)Boost变换器的以控制目标为平衡点的状态反馈精确线性化模型,得到反馈控制律。对于变换后的线性模型,引入了基于动态补偿扰动抑制的最优控制器的设计算法。实验结果表明,所述控制策略不仅能对变换器进行有效控制,使系统具有理想的稳态特性,在系统启动与负载干扰抑制方面也优于传统的PI控制策略。     

CCM Buck变换器的状态反馈精确线性化的非线性解耦控制研究

基于非线性系统的微分几何理论，应用脉冲模型积分法建立CCM(电流连续型)Buck变换器的非线性仿射模型，推导出对应的非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈表达式，得到了Buck变换器状态反馈精确线性化模型，由此提出了电感电流和输出电容电压解耦控制策略。研究结果表明，Buck变换器通过状态反馈实现精确线性化得到的非线性控制策略，比现有的PI控制有更好的动态响应调节和稳态误差调节特性。同时说明状态反馈精确线性化能对Buck变换器这类分段线性系统实现完全解耦控制，从而具有一般性理论和实际意义。     

CCM模式下Boost电路的反步法非线性控制与仿真

基于非线性系统的稳定性理论并结合传统PID控制的优点建立了CCM模式Boost变换器的占空比非线性调制模型,提出了基于反步法的非线性控制技术,简化了非线性控制的算法。采用双闭环反馈控制方法．输出电压和电流有较高的精度。系统输入电压发生波动时输出电压能够快速稳定．系统的动态性能和稳态性能较传统PI控制方式有了很大的改善,...     

基于精确反馈线性化的Buck开关变换器定频PWM滑模控制

基于非线性微分几何理论,提出了一种基于精确反馈线性化的定频PWM滑模变结构控制策略.应用脉冲波形积分法建立电感电流连续(CCM)开关变换器的仿射非线性系统模型;在满足精确反馈线性化条件下,采用状态反馈精确线性化方法,推导了非线性坐标变换矩阵和状态反馈表达式,实现了变换器的线性化.以线性化后的布鲁诺标准型为新被控对象,采用指数趋近律设计了滑模控制器.仿真结果表明:该方法不但比传统PI控制具有更好的稳态特性、更快的响应速度、更强的抗干扰能力,而且优于基于微分几何的最优控制策略.     

基于R-S-T控制的复合电源双向DC/DC变换器设计

为了提高复合电源双向DC/DC变换器工作过程中的动态特性,提出一种用于三通道交错并联双向Buck/Boost变换器的R-S-T控制策略。分析该变换器在Buck/Boost模态下工作过程,建立了交流小信号模型并得出控制变量到状态变量的传递函数,在此基础上设计了双向DC/DC变换器的R-S-T控制系统。相较于传统的PI控制,R-S-T控制策略具有更好的动态和稳态响应特性,最后运用Matlab/Simulink软件对该变换器系统进行仿真。结果表明,基于R-S-T控制的复合电源双向DC/DC变换器具有响应速度更快,超调量更小,鲁棒性更强的特点。     

开关电感Boost变换器的失效机理及基于参数扰动的混沌控制方案研究

开关电感Boost变换器是新能源系统中应用较为广泛的一种高增益DC-DC变换器。由于变换器本身的特性,当电路参数的变化超出一定范围时,会发生分岔、混沌等非线性现象,造成变换器失效,此时变换器无法正常稳定运行并且工作性能下降,因此有必要控制变换器从混沌态重回稳定态。基于参数扰动混沌控制法的基本原理,设计了适用于峰值电流控制型开关电感Boost变换器的混沌控制方案。该方案可使工作于混沌状态的变换器能迅速返回周期-1态稳定工作,其输出电压增益得以提高、输出纹波显著降低,并且在输入和负载有较大扰动时变换器系统均能稳定工作。利用非线性理论对变换器失效机理进行分析和混沌控制,对于DC-DC变换器参数设计、稳定性分析和性能提升具有一定的实际应用价值。     

Boost型三电平开关变换器的建模与闭环设计

根据Boost型三电平开关变换器工作原理,在低频、小信号、小纹波假设条件下,利用状态空间平均法和欧拉公式建立了从控制到输出的数学模型,由于其数学模型存在右半平面的零点,系统成为非最小相位系统。根据非最小相位系统的特点,设计了超前-滞后补偿网络对系统进行串联校正,实验结果良好的动、静态性能验证了数学模型和控制策略的合理性,为其他三电平开关变换器的分析和设计提供了理论依据。     

光伏系统中Boost变换器的研究

在光伏发电系统中,前级升压变换器多采用Boost变换器,传统电压控制方式存在动态响应速度慢,系统稳定性差的缺点,针对上述问题,对原电路连续工作下的两种工作状态进行小信号建模,然后通过仿真得到Bode图,根据bode图设计了该控制环路的反馈补偿网络。最后,仿真和实验验证了小信号模型和补偿网络的正确性和有效性。     

基于遗传算法的Boost变换器协同控制器设计

由于Boost变换器是一个非线性时变系统,使得控制器的设计遇到了一定的挑战。为改善Boost变换器的控制性能,本文设计了一种基于协同控制理论的控制器,并利用遗传算法对控制器参数进行优化。仿真和试验结果表明,该控制方法具有较好的启动特性,并对系统参数及负载的变化具有很强的鲁棒性。     

基于Matlab的PFC Boost变换器仿真研究和实验验证

介绍了平均电流控制型PFC Boost变换器的结构,分析了其工作原理.分别采用Power System工具箱和考虑电感电流断续工作状态的C-MEX文件S函数建立了主电路模型,对平均电流控制型PFC Boost变换器进行了仿真.仿真结果表明,与Power System工具箱模型相比,基于C-MEX文件的S函数仿真模型能够准确仿真电流断续工作状态,仿真速度快.设计了电路样机进行了实验研究,仿真结果与实验结果一致,证明了该方法的正确性.利用该方法可以高效地仿真研究系统结构和参数变化时性能变化情况,得到的平均电流控制型PFC Boost变换器的混沌分岔图,为更好地理解和设计这种变换器提供了有利的工具.