基于边界控制理论的电力电子变换器的研究
电力电子变换器是开关电源的核心技术，开关变换器的控制是功率电子学的重要研究领域。目前其控制主要采用基于平均的方法和基于几何的方法，但因平均法忽略了变换器的开关非线性特性，得到的系统模型是近似的，基于此模型的控制技术无法进一步提高控制效果和稳定性，不能满足对高性能变换器的要求。
边界控制是一种基于几何的控制方法，适用于时变的非线性开关变换器电路。本文的主要内容就是把边界控制方法引入到Buck-Boost变换器上，实现控制。首先在深入研究了边界控制理论思想的基础上，针对Buck-Boost的特殊性，通过分析其开关面轨迹和稳定性，确定出理想二阶开关面；根据电感电容和输出电压波纹等内在的关系，推导开关切换的公式，给出控制规律，并针对初次到达目标工作点存在超调的现象做了改进，给出数学公式，利用仿真软件验证理论分析的正确性；通过和滑模控制方法比较，突出其高动态响应特性，以及无超调和对扰动的鲁棒特性等优点；该控制规则简单，不需借助高速数字信号处理器，这是它和复杂控制方法的主要区别；文中给出了电力电子专用仿真工具SIMetrix搭接的电路实验图；最后对边界控制理论做了进一步的研究，针对在电源及负载扰动下稳态值有偏差的现象，提出平移法改进，分析了电路参数对电路性能的影响，总结了和其它控制方法的区别。
基于边界控制理论设计了二阶开关面，实现了对Buck-Boost电路的控制。设计的控制器加快了运动轨迹向目标工作点移动的速度，实现了高动态响应，得到很好的稳态和暂态效果。
电力电子变换器;开关电源;非线性特性;控制方法;边界控制理论
广西大学
硕士
控制理论与控制工程
陆益民
2008
中文
TN624;O231.2
58
2008-11-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）