直流變換器與逆變器級聯(lián)系統(tǒng)的非線性特性及其控制研究.pdf

1、隨著分布式供電、新能源發(fā)電和電動汽車系統(tǒng)等的不斷發(fā)展,級聯(lián)成為電力電子變換器越來越常見的連接方式,級聯(lián)系統(tǒng)所特有的非線性特性、動態(tài)和穩(wěn)定性問題也隨之成為研究的熱點。電力電子變換器一般都是閉環(huán)調(diào)節(jié)控制,當(dāng)作為負載變換器時在輸入端便會表現(xiàn)出恒功率負載特性。如果沒有合理的控制方案,恒功率負載的時變負阻抗特性將可能引起前級變換器的輸出不穩(wěn)定甚至振蕩問題。
　　 電力電子變換器是典型的開關(guān)非線性系統(tǒng),基于傳統(tǒng)控制理論的線性化控制方案從本質(zhì)

2、上講不是最佳的控制方案,且在平衡點進行線性化處理的系統(tǒng)小信號模型也無法解決大信號擾動帶來的一系列問題。故基于非線性控制理論的非線性控制方法成為近年來的研究熱點。本文將非線性控制理論應(yīng)用到級聯(lián)系統(tǒng)前級直流變換器的建模與控制中,得到非線性控制策略,提高了系統(tǒng)的控制性能。
　　 以Boost變換器與逆變器組成的級聯(lián)系統(tǒng)為例,首先分析了后級逆變器作為負載對前級Boost變換器的影響:閉環(huán)控制的逆變器平均功率恒定,具有時變負阻抗特性,嚴(yán)重

3、影響了Boost變換器的閉環(huán)控制的穩(wěn)定性和輸出動態(tài)特性。
　　 其次,選取新的狀態(tài)變量,利用狀態(tài)空間平均法對級聯(lián)系統(tǒng)進行建模,得到系統(tǒng)的仿射非線性模型。理論證明該模型符合精確線性化的兩個條件,級聯(lián)系統(tǒng)經(jīng)過狀態(tài)反饋精確線性化變換為一個線性可控系統(tǒng)。
　　 最后分別利用經(jīng)典控制理論中典型二階系統(tǒng)的特性和最優(yōu)控制理論的線性二次型最優(yōu)控制的方法求得被轉(zhuǎn)換后的線性可控系統(tǒng)的最優(yōu)控制解,從而得到最終的非線性控制策略。兩種控制策略均用