本文關(guān)鍵詞：Buck變換器的抗擾動控制研究與實現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： Buck變換器 擾動觀測器 滑�？刂� 脈沖寬度調(diào)制 數(shù)字信號處理器

【摘要】：隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展,開關(guān)電源因其高轉(zhuǎn)換效率,低功耗,小體積等優(yōu)點,得到了越來越廣泛的應(yīng)用。而用電設(shè)備的日趨多樣化、復(fù)雜化也對開關(guān)電源的各項性能提出了更高的要求。傳統(tǒng)開關(guān)電源所采用的線性控制方式逐漸難以滿足不斷更新的需求。為了尋求更好的控制方案,越來越多的學(xué)者致力于研究設(shè)計結(jié)構(gòu)較為簡單、便于實現(xiàn)同時具有更強的抗擾動性能的控制方法。本文給出了三種提高Buck變換器抗擾動性能的控制方法。首先,將變參數(shù)PI控制器與擾動觀測器相結(jié)合,設(shè)計出一種新的復(fù)合控制方案。該控制方案不僅具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)的特點,且與傳統(tǒng)PI控制相比具有更強的抗擾動性能。考慮到Buck變換器是一種典型的變結(jié)構(gòu)系統(tǒng),本文進而提出了一種新的非連續(xù)二階滑�？刂品桨�,該方案基于更加貼近實際的Buck變換器數(shù)學(xué)模型設(shè)計,可以從本質(zhì)上消除Buck變換器的非線性擾動帶來的不利影響。最后,結(jié)合定頻滑�？刂萍夹g(shù),本文提出了一種準(zhǔn)連續(xù)二階滑模控制方案,解決了滑�？刂圃趯嶋H應(yīng)用中常見的切換頻率不固定問題。本文的主要工作具體如下:(1)提出了一種結(jié)合變參數(shù)PI與擾動觀測器的復(fù)合控制方案。首先,通過狀態(tài)空間平均法建立Buck變換器基于頻域描述的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計變參數(shù)PI與擾動觀測器的復(fù)合控制方案,并通過嚴格的數(shù)學(xué)證明,給出了該復(fù)合控制器下的抗擾動性能分析。最后將該復(fù)合控制器進行離散化,得到可以利用LabVIEW軟件實現(xiàn)的離散化表達式。(2)提出了一種非連續(xù)二階滑�？刂品桨�。首先,建立干擾情況下的Buck變換器數(shù)學(xué)模型。其次,利用加冪積分技術(shù)構(gòu)造了二階滑模控制器,并證明了該控制器下閉環(huán)系統(tǒng)的有限時間Lyapunov穩(wěn)定性。最后,給出了利用滯環(huán)調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)該控制器的具體步驟。(3)提出了一種準(zhǔn)連續(xù)二階滑�？刂圃O(shè)計方案�；贐uck變換器數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu),利用幾何方法,設(shè)計了一種幾乎處處連續(xù)的二階滑�？刂破�。該控制器的特點是只在平衡點處不連續(xù),而實際系統(tǒng)不可能將系統(tǒng)狀態(tài)完全控制到平衡點,因此消除了滑模中普遍存在的“抖振”現(xiàn)象。最后,結(jié)合脈沖寬度調(diào)制技術(shù),給出了頻率固定的控制器實現(xiàn)方案。(4)利用MATLAB軟件分別對上述設(shè)計方案的有效性進行了仿真驗證。同時,基于LabVIEW的半仿真實驗平臺和基于DSP的實驗平臺,通過實驗驗證了上述控制方案在實際應(yīng)用中的有效性。論文最后對全文進行了總結(jié),并指出了值得進一步研究的內(nèi)容。
【關(guān)鍵詞】：Buck變換器 擾動觀測器 滑模控制 脈沖寬度調(diào)制 數(shù)字信號處理器
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題背景以及研究意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 建模方法12-14
• 1.2.2 控制策略14-18
• 1.3 DC-DC變換器控制中存在的問題18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容18-21
• 第二章 基于變PI和擾動觀測的Buck變換器復(fù)合控制及實現(xiàn)21-37
• 2.1 引言21-22
• 2.2 Buck變換器控制系統(tǒng)22-24
• 2.3 復(fù)合控制器設(shè)計24-28
• 2.3.1 變參數(shù)PI控制器設(shè)計24-25
• 2.3.2 擾動觀測器設(shè)計25-28
• 2.4 仿真和實驗驗證28-36
• 2.4.1 仿真結(jié)果28-30
• 2.4.2 實驗結(jié)果30-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第三章 基于非連續(xù)二階滑�？刂频腂uck變換器設(shè)計與實現(xiàn)37-58
• 3.1 引言37-38
• 3.2 Buck變換器實際模型38-39
• 3.3 非連續(xù)二階滑�？刂破髟O(shè)計39-45
• 3.3.1 二階滑模簡介39-40
• 3.3.2 控制器設(shè)計40-44
• 3.3.3 非連續(xù)二階滑模控制器實現(xiàn)44-45
• 3.4 仿真和實驗驗證45-57
• 3.4.1 仿真結(jié)果46-49
• 3.4.2 實驗結(jié)果49-57
• 3.5 本章小結(jié)57-58
• 第四章 基于準(zhǔn)連續(xù)二階滑�？刂频腂uck變換器設(shè)計與實現(xiàn)58-73
• 4.1 引言58-59
• 4.2 準(zhǔn)連續(xù)二階滑�？刂破髟O(shè)計59-66
• 4.3 仿真和實驗驗證66-72
• 4.3.1 仿真結(jié)果66-69
• 4.3.2 實驗結(jié)果69-72
• 4.5 本章小結(jié)72-73
• 第五章 結(jié)論與展望73-75
• 5.1 本文工作結(jié)論73-74
• 5.2 展望74-75
• 附錄A75
• 附錄B75-77
• 參考文獻77-85
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與專利85
• 攻讀學(xué)位期間獲得獎勵85-86
• 致謝86

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本文編號：1135698