Buck三電平直流變換器的雙閉環(huán)控制設(shè)計.pdf

1、Buck三電平直流變換器的雙閉環(huán)控制設(shè)計重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：羅成渝指導(dǎo)教師：黃勤教授專業(yè)：控制科學(xué)與工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)自動化學(xué)院二O一四年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要在高輸入輸出電壓的功率變換場合，選取具有合適耐壓值的功率開關(guān)器件往往比較困難。多電平變換器利用飛跨電容使得輸入電壓在串聯(lián)的各開關(guān)管之間均分，不但能降低開關(guān)管電壓應(yīng)力和減小輸出濾波器體積，還能提高動態(tài)特性，所以在輸入輸出電壓較高的中大功

2、率變換場合具有廣泛的應(yīng)用前景。但是，多電平變換器的輸出電壓與各飛跨電容電壓之間存在耦合的關(guān)系，是一個強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)，所以需要將其解耦成多個單輸入輸出系統(tǒng)，以對飛跨電容電壓和輸出電壓進(jìn)行獨立的控制。隨著對開關(guān)變換器的動態(tài)特性和穩(wěn)定性要求不斷提高，一些非線性的控制方法被應(yīng)用到開關(guān)變換器之中。滑?？刂凭哂袆討B(tài)響應(yīng)快、魯棒性強(qiáng)等特點，是所有用于開關(guān)變換器的控制策略中魯棒性最強(qiáng)的控制策略之一。與其他控制方法相比，滑?？刂茖﹂_關(guān)變換器的非線性特

3、征具有天然的適用性。模糊控制不依賴于被控對象的數(shù)學(xué)模型、對被控對象的非線性具有自適應(yīng)能力，但穩(wěn)態(tài)控制精度不高。PID控制具有原理簡單、穩(wěn)定精度高、可靠性好等特點，可是要獲得滿意的控制效果就需要對PID控制器的參數(shù)不斷地進(jìn)行在線調(diào)整。因此，把模糊控制與PID控制結(jié)合起來，利用模糊控制器對PID控制器的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，可充分發(fā)揮它們各自的優(yōu)點，以使控制效果更加完美。本文詳細(xì)分析了Buck三電平直流變換器的基本工作原理，針對飛跨電容電壓閉環(huán)與輸

4、出電壓閉環(huán)耦合的特點，對其進(jìn)行解耦，以實現(xiàn)對輸出電壓和飛跨電容電壓進(jìn)行獨立的控制，并建立了Buck三電平直流變換器的數(shù)學(xué)模型。針對Buck三電平直流變換器工作模態(tài)復(fù)雜的特點，介紹了滑模控制及其在開關(guān)變換器中的常用分析方法，設(shè)計出基于等效控制理論的定頻滑模控制器對輸出電壓進(jìn)行控制，并結(jié)合傳統(tǒng)PID控制與模糊控制的優(yōu)點，設(shè)計出自整定模糊PID控制器對飛跨電容電壓進(jìn)行控制。在理論研究的基礎(chǔ)上，對所設(shè)計的Buck三電平直流變換器雙閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)