功率变换器的区域系统建模及控制方法研究硕士学位论文

上传人:博****1 文档编号:469432906 上传时间:2022-09-14 格式:DOC 页数:70 大小:15.71MB
返回 下载 相关 举报
功率变换器的区域系统建模及控制方法研究硕士学位论文_第1页
第1页 / 共70页
功率变换器的区域系统建模及控制方法研究硕士学位论文_第2页
第2页 / 共70页
功率变换器的区域系统建模及控制方法研究硕士学位论文_第3页
第3页 / 共70页
功率变换器的区域系统建模及控制方法研究硕士学位论文_第4页
第4页 / 共70页
功率变换器的区域系统建模及控制方法研究硕士学位论文_第5页
第5页 / 共70页
点击查看更多>>
资源描述

《功率变换器的区域系统建模及控制方法研究硕士学位论文》由会员分享,可在线阅读,更多相关《功率变换器的区域系统建模及控制方法研究硕士学位论文(70页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。

1、功率变换器的区域系统建模及控制方法研究重庆大学硕士学位论文Compartmental System Modeling and Control Method Research of Power ConverterA Thesis Submitted to Chongqing Universityin Partial Fulfillment of the Requirement for theDegree of Master of Engineering ByLiu Dongchun ongchunSupervised by Prof. Yang Tianyi Prof. Yang TianyiM

2、ajor:Control Science and EngineeringCollege of Automation of Chongqing University, Chongqing, China.April 2011重庆大学硕士学位论文 中文摘要学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论

3、文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日摘 要功率变换器在工业、航天等领域的开关电源中得到广泛应用,与其相关的建模及控制方法的研究也经过了快速发展,但其至今仍然是研究人员重点研究的课题之一。由于功率变换器本质属于一个非线性时变的系统,具有复杂的动态特性,传统的建模方法具有物理概念不清或者建立模型困难等

4、缺点,传统的线性控制方法无法满足强非线性的系统,而常规的非线性控制方法只考虑了系统的稳定性和跟踪性等,忽略了与能量的相关性和闭环系统的物理特性,这些都极大地制约了人们对此类系统的设计与研究。区域系统是一类广义的无源耗散的正定系统,广泛应用于各种各样的数学建模领域中,比如交通流模型、药物代谢动力学模型等,但至今还没有人将其应用于电力电子领域中来。而将功率变换器利用区域系统的方式进行建模,得到的模型简单、准确,进而以能量为状态变量设计的控制算法本质上是一种非线性控制,该控制策略简单容易实现,并且基于能量的观点,稳定性明显,对系统参数的变化以及外来的扰动具有比常规控制方法更强的鲁棒性。论文首先对区域

5、系统这个新兴的概念进行了介绍,对其国内外的相关研究和现状做了细致深入的概括和总结,对区域系统建模、有界性和基本的控制问题作了详细的阐述。首次将区域模型的概念引入到功率变换器的建模中来,在状态空间平均模型的基础上,以每个储能元件为区域、能量为状态变量分别建立了Boost、Buck、Cuk电路的区域模型,并利用Simulink仿真工具对所建立模型的有效性进行验证。在此基础上,提出一种基于能量的参数自整定模糊PID控制算法,详细介绍了算法设计的全过程,对其控制效果进行了电路仿真并对结果进行了分析。结果显示该控制算法具有较好的动态特性和稳态特性,在有负载扰动的情况下鲁棒性较强。与参数经过优化后的传统P

6、ID控制算法相比较,论文所设计的控制方法在鲁棒性、稳定性和快速响应特性方面均有所提高。关键词:功率变换器,区域系统,状态变量,自整定,模糊PID控制II重庆大学硕士学位论文 英文摘要ABSTRACTPower converter is widely used in switching power supply of industry, aerospace and other fields, the methods of modeling and control which are associated with power converters have also been a rapid d

7、evelopment, but its still one of the topics that researchers focus on. As power converter is a nonlinear time-varying systems with complex dynamic characteristics, the traditional modeling method has a vague physical concept and its difficulty to modeling, and traditional linear control methods are

8、not suitable to the strongly nonlinear system. Besides, the conventional methods only consider the stability and tracking of the nonlinear control system, ignoring the energy associated with the closed-loop system and the physical properties. All of these greatly restricted the people researching an

9、d designing such systems.The compartmental system is a kind of passive and dissipassive positive system, its widely used in various mathematical modeling fields, such as traffic flow models, pharmacokinetic models and so on, but so far no one has applied it to the field of power electronics in the p

10、ast. And the model obtained using the compartmental system is simple, accurate, and the control algorithm designed based on energy state variable is essentially a nonlinear control. The control strategy is simple and easy to implement and based on the energy point of view, have a obvious stability.

11、And it has more robust than the conventional control method to the change of system parameters and external disturbances.This paper first had a careful in-depth summary of the new concept and research status at home and abroad of compartmental system. Then described compartmental modeling and basic

12、control problem in detail. Introduced the concept of compartmental model to the power converter modeling at the first time. Based on the state space average model, taked each energy storage component as a compartment, the energy as state variables established the compartmental model of Boost, Buck,

13、Cuk circuit, and verified the effectiveness of the model by Simulink simulation tools. Based on this, a fuzzy self-tuning PID control algorithm which is based on energy is proposed, described the whole process of algorithm designing in detail, simulationed its control effects of the circuit and anal

14、yzed the results . The results showed that the control algorithm had good dynamic and steady-state characteristics, had a strong robust in the case of load disturbance. Compared with the traditional PID control algorithm whose parameters are optimized, the robustness, stability and fast response asp

15、ects have increased.Keywords: Power Converter, Compartmental System, State Variable, Self-Tunig,Fuzzy PID control重庆大学硕士学位论文 目 录目 录中文摘要I英文摘要II1 绪论11.1 课题背景11.2 功率变换器研究现状21.2.1 功率变换器的分类及结构21.2.2 DC/DC功率变换器建模方法31.2.3 DC/DC功率变换器控制方法51.3 区域系统研究现状81.4 论文研究内容及结构安排101.5 本章小结102 区域系统122.1 区域系统概述122.2 区域系统的定义及特性122.2.1 区域系统定义122.2.2 区域系统的正定性132.2.3 区域系统的质量守恒142.2.4 区域系统的哈密尔顿表征142.2.5 区域系统的矩阵表征142.3 输入控制系统152.4 区域系统的有界性162.5 无输出区域系统162.6 本章小结163 功率变换器的区域系统建模173.1 Boost变换器区域系统建模173.2 Buck变换器区域系统建模213.3 Cuk电路的区域系统建模24

展开阅读全文
相关资源
相关搜索

当前位置:首页 > 办公文档 > 工作计划

电脑版 |金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号