耦合電感型Boost-Buck雙向直流變換器控制策略研究.pdf

1、雙向直流變換器可實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動，即在保持輸入、輸出電壓極性不變的情況下，能根據(jù)負(fù)載需求改變電流的方向。在需要能量雙向流動的場合，可以大幅度減輕系統(tǒng)的重量、減小系統(tǒng)的體積及降低系統(tǒng)成本，因此在儲能系統(tǒng)、通訊站、電動汽車、電能質(zhì)量調(diào)節(jié)、可再生能源發(fā)電等領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。目前國內(nèi)外學(xué)者已對雙向直流變換器拓?fù)浜拖嚓P(guān)控制策略進(jìn)行了大量的研究。
　　在直流變換器中，由于功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)，從而使得電路的結(jié)構(gòu)會隨著開關(guān)狀態(tài)的變化而發(fā)

2、生變化。對于雙向直流變換器這一類典型的非線性系統(tǒng)而言，應(yīng)用線性控制策略對其進(jìn)行控制則達(dá)不到應(yīng)有的控制目的（如動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能之間的矛盾等），如在大信號干擾時，可能導(dǎo)致輸出電壓（電流）畸變或者系統(tǒng)產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此，在對直流變換器進(jìn)行控制時，常采用非線性控制策略，如單周期控制、滑?？刂?、模糊邏輯控制等。滑?？刂剖欠蔷€性控制策略中魯棒性最強(qiáng)的控制策略之一，具有響應(yīng)速度快、對參數(shù)變化及擾動不靈敏等優(yōu)點(diǎn)。
　　論文以雙向直流變換器為研

3、究對象，通過對多種雙向直流變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析與比較，結(jié)合中小功率場合（如通訊站，電動汽車雙電源等）的應(yīng)用需求，選擇了新穎耦合電感型Boost/buck雙向直流變換器為主電路拓?fù)洹?br>　　在對新穎耦合電感型 Boost/buck雙向直流變換器基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及變換器在升壓及降壓狀態(tài)下的基本工作原理的學(xué)習(xí)和研究基礎(chǔ)上，驗(yàn)證了利用等值電感代替耦合電感的可行性，得到了電壓增益、開關(guān)管電壓與電流應(yīng)力等電路的重要相關(guān)性能指標(biāo)表達(dá)式；設(shè)計(jì)了控制系

4、統(tǒng)中變換器的相關(guān)參數(shù)；建立了變換器的小信號模型并進(jìn)行了降階處理。推導(dǎo)出變換器輸出電壓與占空比的傳遞函數(shù)，并詳細(xì)分析了系統(tǒng)在頻域中穩(wěn)態(tài)性能及動態(tài)性能。
　　針對耦合電感型 Boost/buck雙向直流變換器在開環(huán)時魯棒性不強(qiáng)等問題，提出了基于等效控制理論的定頻滑模控制策略。在降壓狀態(tài)及升壓狀態(tài)下，分別采用直觀分析法與勞斯判據(jù)得到了系統(tǒng)控制系數(shù)的范圍，完成了控制器的設(shè)計(jì)。通過利用Matlab建立的耦合電感型Boost/buck雙向直流