基于混杂系统理论的电力电子电路建模与控制研究

论文摘要

电力电子电路是一种强非线性系统,其建模与控制的复杂性影响了对它的深入了解与应用。因此,简化电力电子电路的建模过程与控制方法在电力电子电路的分析、设计与应用方面具有重要的理论与工程价值。本文以混杂系统理论为基础,采用MATLAB仿真软件对DC/DC和DC/AC两类变换器的建模与控制进行了深入研究。具体研究内容包括。(1)利用混杂自动机理论建立了电力电子电路的统一抽象模型。针对电感电流连续模式(CCM)下的二阶DC/DC Buck变换器以及三三导通方式下的DC/AC三相全桥逆变电路,通过状态分析,确定切换条件,建立了它们的混杂自动机模型,并分析了模型中参数对系统的影响。建模过程证实了方法的简洁性,仿真结果证明了模型的正确性。(2)以CCM模式下的二阶DC/DC变换器混杂自动机模型为基础,通过反解模型,引入指数趋近率,设计出新型滑膜变结构控制器,并采用离散化方法,给出了控制器中参数的范围,以Buck变换器和Boost变换器为例进行的仿真结果表明该控制方法弥补了常规滑膜控制方法的不足,具有很好的效果。(3)在DC/AC三相全桥逆变电路的混杂自动机模型基础之上,改变切换条件,建立了二二导通方式下的无刷直流电机的混杂自动机仿真模型,简化了传统无刷直流电机的数学建模过程,仿真结果表明了该方法的有效性。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 混杂系统理论的发展历史与现状
• 1.2.2 混杂系统理论在电力电子电路中的研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 2 混杂系统理论概述
• 2.1 混杂系统的基本概念及其特性
• 2.2 混杂系统的模型
• 2.3 混杂系统分类
• 2.4 本章小结
• 3 电力电子电路的混杂自动机建模
• 3.1 混杂自动机模型的概念及特点
• 3.2 电力电子电路的统一混杂自动机模型
• 3.3 DC/DC Buck变换电路的混杂自动机建模与仿真
• 3.3.1 Buck变换器的混杂自动机模型
• 3.3.2 Buck变换器模型的仿真与分析
• 3.4 DC/AC三相全桥逆变电路的混杂自动机建模与仿真
• 3.4.1 三相全桥逆变电路的混杂自动机模型
• 3.4.2 三相全桥逆变电路模型的仿真与分析
• 3.5 本章小结
• 4 DC/DC变换器的滑膜变结构控制
• 4.1 滑膜变结构控制的基本概念
• 4.2 DC/DC变换器的常规滑膜控制
• 4.3 DC/DC变换器的新型滑膜变结构控制
• 4.3.1 控制率的求解
• 4.3.2 控制率参数的确定
• 4.4 Buck变换器的新型滑膜变结构控制
• 4.4.1 Buck变换器控制模型的建立和仿真
• 4.4.2 Buck变换器控制模型参数的分析
• 4.5 Boost变换器的新型滑膜变结构控制
• 4.5.1 Boost变换器的分析
• 4.5.2 Boost变换器控制模型的建立与仿真
• 4.5.3 Boost变换器控制模型参数的分析
• 4.6 本章小结
• 5 无刷直流电机的混杂自动机建模
• 5.1 无刷直流电机工作原理
• 5.2 无刷直流电机的建模
• 5.2.1 无刷直流电机的数学模型
• 5.2.2 无刷直流电机的混杂自动机模型
• 5.3 无刷直流电机仿真模型的建立
• 5.3.1 建模方法分析
• 5.3.2 控制策略分析
• 5.3.3 仿真模型的建立
• 5.3.4 仿真结果及分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集