下载文档原格式
光伏储能双向dc-dc变换器的自抗扰控制方法研究光伏储能双向DC-DC变换器是光伏发电系统中的重要组成部分，可以将太阳能电池板收集到的直流电能转换为可存储的直流电能，并且在需要时将储存的电能转换为可输出的直流电能。
然而，光伏储能双向DC-DC变换器在运行过程中可能会受到外界扰动的影响，从而导致输出电压、电流波动以及系统稳定性的问题。
因此，如何设计一种自抗扰控制方法来解决这些问题成为了当前研究的热点之一。
自抗扰控制方法是一种利用内部模型控制器来抵消外部扰动的控制策略。
其基本思想是通过建立系统的扰动模型来预测和补偿外部扰动，以此提高系统的稳定性和动态性能。
在光伏储能双向DC-DC变换器的自抗扰控制方法中，通常包括以下几个步骤：第一步，建立光伏储能双向DC-DC变换器的数学模型。
通过对系统进行建模，可以获得系统的状态空间方程和输出方程，从而分析系统的稳定性和动态性能。
第二步，设计内部模型控制器。
内部模型控制器是自抗扰控制方法的核心部分，它通过建立系统的内部模型来预测和补偿外部扰动。
通常，内部模型控制器由前向路径和反馈路径组成。
在前向路径中，根据系统的数学模型构建反模型，并根据扰动模型设计补偿器。
补偿器的作用是通过对输入电压或电流进行调节，使得系统的输出能够快速跟踪给定值，并消除外部扰动对系统的影响。
在反馈路径中，根据系统的数学模型设计控制器，并通过对输出电压或电流进行调节，使得系统的输出能够稳定在给定值附近。
在设计反馈控制器时，可以采用常规的PID控制器或者模糊控制器等。
第三步，验证和参数调整。
通过实验验证和参数调整，对所设计的自抗扰控制方法进行优化，以达到系统的最佳动态性能和稳定性。
总之，光伏储能双向DC-DC变换器的自抗扰控制方法的研究对于提高光伏发电系统的运行效率和稳定性具有重要意义。
通过建立数学模型、设计内部模型控制器，并进行参数调整，可以有效抵消外部扰动，提高系统的响应速度和稳定性，并且具有较强的鲁棒性和适应性。
第1章绪论1.1 DC-DC变换器简介DC-DC变换器又被称为斩波器，具有成本低、可靠性高、结构简单的特点，被广泛应用于工业仪表、电子设备、通讯、航空航天及电车的无级变速等领域，能够获得快速响应、加速平稳的性能，还能够有效抑制电网侧谐波电流嗓声及节约电能。
由于DC-DC开关变换器具有最简单和最基本的电路结构，为了提高其工作效率而采取的控制措施也可以被其他变换电路所采纳，因此对DC-DC变换器相关问题的研究也一直是电力电子学术界关注的重要领域[1]。
传统的线性控制理论如今已经发展的相当成熟，并且已经成功地运用在电力电子变换器的控制当中，但由于开关变换器本身具有的强非线性的特点，线性控制策略不能确保该类非线性系统中所有工作点的全局稳定性。
由于电力电子设备在电子仪器、现代通信、工业自动化、计算机和航空航天等领域中的应用越来越广泛，对传递电能的高精确性、高效性及装置低成本性等要求也越来越高，线性控制策略已不能满足系统性能指标。
到了20世纪中期，计算机控制技术发展得十分迅速，一些非线性控制方法陆续被应用于电力电子变换器的控制中[2]，这使得功率变换器在高效性、轻便性等方面取得了很大的进步。
非线性控制理论的深入研究与应用已经成为今后电力电子变换器控制研究领域的一个重要方面，更成为了电力电子学研究的热点[3]。
在传统设计过程中主要采用系统的小信号模型对开关电源的控制器进行设计，但是在实际开关电路的设计与调试过程中，出现了一些比较奇怪的现象。
这些不稳定现象对于工程人员来说是不希望也是不应该出现的，而这些现象在传统线性控制理论领域无法给予正确的解释，总是通过经验不断地调节电路参数来避免，因此对电力电子电路中的非线性现象的深入研究具有非常重要的理论和工程价值。
1.2 线性系统与非线性系统的区别及几种非线性分析方法线性系统的概念为：状态变量和输出变量对于所有可能的初始状态和输入变量都能够满足叠加原理的系统。
一个由线性元部件所构成的系统必然是线性系统。
DC-DC开关变换器建模与数字仿真分析研究的开题报告一、研究背景随着电子技术的不断发展，直接得到的电源电压已经很难满足现代数码电子设备的需求。
同时，采用电池供电的便携式设备也更加普及。
因此，直流电源转换器(DC-DC变换器)被广泛应用于各种电子设备。
DC-DC变换器可将电池供电电压转换为适合电子设备使用的恒定电压、电流或功率等。
开关型DC-DC变换器通过开关原理实现高效率、小尺寸、轻重量的电源适配器。
同时，稳压、降噪等功能也是众多DC-DC 变换器需求的重要因素。
因此，对DC-DC开关变换器进行建模仿真是进行性能优化的首要步骤。
二、研究目的本研究旨在对DC-DC开关变换器进行建模与数字仿真分析，以评估系统性能和稳定性。
具体目标如下：1. 建立DC-DC开关变换器的电路模型，并设计合适的控制算法；2. 通过数字仿真分析，评估DC-DC开关变换器的性能指标，包括电压稳定性、纹波、效率等；3. 探索DC-DC开关变换器的优化方法，提高其效率和稳定性。
三、研究内容1. DC-DC开关变换器电路模型的建立通过建立电路模型，可以对DC-DC开关变换器进行数学分析。
本研究将使用模块化建模的方法，将DC-DC开关变换器分为不同的模块，如输入滤波器、开关型切换器、输出滤波器等。
在每个模块中，采用相关的基本公式进行描述，并确定相应的系统参数。
2. 控制策略的设计控制策略对DC-DC开关变换器的稳定性和性能具有重要影响。
本研究将通过分析DC-DC开关变换器的工作原理，设计出恰当的控制策略。
具体来说，将研究开关频率控制、脉宽调制等控制方法，以确保输出电压的稳定性和纹波的最小化。
3. 数字仿真分析本研究将通过仿真软件进行数字仿真分析，模拟DC-DC开关变换器各种工作场景，包括小负载、大负载等。
首先，通过纯电阻负载、电容滤波负载等简单负载场景，验证模型的正确性。
然后，分析不同工作条件下DC-DC开关变换器效率、输出纹波、电压稳定性等重要性能指标。
电压反馈型BOOST变换器闭环控制系统的分岔及混沌苏琦;陆益民;黄险峰【摘要】为了弥补以往对DC—DC变换器非线性特性的研究主要是在开环或比例积分( PI )控制下进行的不足，在分段光滑系统状态空间模型的基础上，根据凯莱—哈密尔顿定理，建立了比例-微分( PD)控制电压反馈型Boost变换器闭环控制系统的精确离散映射，推导了系统的稳定性条件，讨论了PD控制器参数对变换器系统稳定性和分岔的影响，定性分析了系统的倍周期分岔和混沌现象产生的机理，指出控制器的比例增益对系统的稳定性起主导作用。
最后，搭建了变换器实验电路，结果表明了理论分析和仿真的正确性。
研究结果为深刻认识该类变换器的非线性特性提供借鉴意义。
%The previous studies on nonlinear behavior of DC/DC converters mainly focused on the open-loop and proportional-integral ( PI) control systems. To make up the deficiencies, the precise discrete mapping of a voltage-mode closed-loop controlled Boost converter system is derived from its piecewise smooth state space model depending on Cayley-Hamilton theorem. The stability condition of the system is analyzed. The parameters of PD controller influence on stability and bifurcation, as well as the mechanism that produced chaos from period-doubling bifurcation are discussed. The re-sults found that the proportional gain is a dominant parameter affecting the stability of the system. Finally, the analysis results are verified through simulation and experiment. The results provide a reference for a profound understanding of the nonlinear characteristics of such kind of converters.【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】9页(P1192-1200)【关键词】Boost变换器;电压反馈型;PD控制器;分岔【作者】苏琦;陆益民;黄险峰【作者单位】广西大学电气工程学院，广西南宁 530004;广西大学电气工程学院，广西南宁 530004;广西大学土木建筑工程学院，广西南宁 530004【正文语种】中文【中图分类】TM13;TP17DC-DC 变换器电路的核心器件是功率半导体器件。
电力系统DC-DC转换器优化控制仿真研究
华伟民;白鹏;蒋金;岳学磊
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2016(033)002
【摘要】针对数字控制DC-DC转换器用传统PID控制时响应速度慢、超调量大、抗干扰能力不强等缺点,提出了基于遗传算法和CMAC神经网络算法的PID控制方法及模型.通过设计系统数学模型、CMAC-PID控制器模型及仿真模型等,对所建的模型进行了仿真验证,用遗传算法在线整定PID参数,实时自适应调节;前馈型CMAC神经网络用来抑制DC-DC转换器的非线性干扰,确保系统的控制精度和响
应速度.解决了传统PID控制中存在的超调量大、抗干扰能力弱等缺点.仿真结果与实验数据对比表明,模型具有超调量小、抗干扰能力强等优点.
【总页数】5页(P418-422)
【作者】华伟民;白鹏;蒋金;岳学磊
【作者单位】空军工程大学理学院,陕西西安710051;空军工程大学理学院,陕西西
安710051;空军工程大学理学院,陕西西安710051;空军工程大学理学院,陕西西安710051
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.DC-DC变换器的模糊自适应PID控制仿真研究 [J], 施三保;夏泽中
2.基于RLS优化模糊控制DC-DC转换器的仿真研究 [J], 甘家梁;刘桂涛;范晨;南德;万兴
3.电网电力系统三相逆变换器优化控制仿真研究 [J], 程若发;郭观庆;熊小亮;高建超
4.基于RLS优化模糊控制DC-DC转换器的仿真研究 [J], 甘家梁;刘桂涛;范晨;南德;万兴;
5.DC-DC转换器中功率沟槽MOSFET的优化设计 [J], 沈伟星;冉峰;程东方;徐志平
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
BOOST变换器不连续导通模式下的混沌现象分析苏嘉梁;潘峰;刘勇平【摘要】研究输出电压反馈型Boost DC/DC变换器,构建并推导了不连续导通方式下(即DCM方式)变换器的离散映射模型.基于此数学模型,以倍周期分岔理论分析了变换器的分岔特性.并利用Matlab软件搭建仿真模块,通过仿真验证了离散模型的正确性,并且详细给出了变换器从稳定逐步到混沌的全过程.该文的研究具有基础性,为更加深入研究Boost变换器工作时的混沌现象打下基础.【期刊名称】《太原科技大学学报》【年(卷),期】2015(036)005【总页数】6页(P347-352)【关键词】混沌;BOOST变换器;压控模式;不连续传导模式【作者】苏嘉梁;潘峰;刘勇平【作者单位】太原科技大学,太原030024;太原科技大学,太原030024;太原科技大学,太原030024【正文语种】中文【中图分类】TM46DC/DC变换器作为一个分段强非线性动力学系统，分岔和混沌现象十分普遍[1]。
这些非线性现象对于系统的稳定性有直接影响，各国学者已对此进行了大量研究并取得丰富成果，已有研究表明，变换器的主电路参数在工作时具有一个稳定域，一旦不在此范围，即失去稳态，甚至进入混沌。
研究非线性系统最根本的是构建一个精确且合适的数学模型。
现有的DC/DC变换器建模方法主要有俩大类：数值法和解析法[2]。
缺点是无法得到解析解，难以反映变换器实际工作机理。
解析法又可分为连续法和离散法俩大类。
连续法在低频下可以利用成熟的经典控制理论来分析，并且误差很小，但是在高频下则不能正确反映变换器的实际工作机理。
离散法精度高且可以利用计算机迭代从而其速度快，迭代得到的解析解也可准确反映出变换器的实际工做状态。
现有研究表明：离散数学模型最能反映DC/DC变换器丰富的分岔与混沌现象。
为此，以电压控制模式Boost DC/DC变换器作为研究对象，全面考虑变换器的3个工作模态，建立了不连续导通模式下(即DCM模式)变换器的离散数学模型，并据此给出分岔图，采用倍周期分岔理论进行混沌现象研究，最后进行Matlab仿真给出时域波形图和相图。
DC―DC开关变换器的建模与非线性行为控制一、Buck-Boost变换器工作原理Buck-Boost变换器电路如图1（a）所示。
Buck-Boost变换器功率级工作原理：当功率开关管S导通时，二极管D受反向电压关断，电感电流>上升。
当上升达到参考电流I时，S断开，>通过D进行续流，此时D导通。
如果在下一个时钟脉冲到来时大于0，则电路工作于连续导电模式（CCM），电路波形图1（b）所示；如果在下一个时钟脉冲到来前已降到0，则电路工作于不连续导电模式（DCM），此时开关S和D都关断，电路波形图1（c）所示。
控制级工作原理：将电感电流的采样值与参考电流I输入比较放大器A（其放大系数为K），得到误差信号e=（I-），该误差信号与锯齿波信号相比较，控制输出信号调节占空比D，进而控制开关S的导通时。
二、Buck-Boost变换器非线性行为在进行Buck-Boost变换器非线性行为分析前，做如下假设：（1）负载上的电压V恒定不变，可看作是一个电压源。
在实际电路中只要滤波电容足够大，这一假设是成立的；（2）变换器中所有器件均为理想器件，忽略其寄生参数。
1、连续导电模式在t=t（n=0，1，2，…）时刻，S闭合。
此时系统的微分方程为：（1）在t=t+DT（n=0，1，2，…）（D为系统的占空比）时刻，S 断开，此时系统的微分方程为：（2）当电感电流达到参考电流值时，电路开关S由导通转换为关断。
电感电流在时刻的采样值与基准电流I输入比较器A，A的反馈倍数为K，系统的采样控制方程为：（3）en输入PWM控制器，与锯齿波相比较，形成的占空比规律如下：（4）采用A开关映射的数据采样方法，即在开关S闭合的时刻采样数据。
设在t=tn（n=0，1，2…）和t=tn+T （n=0，1，2…）时刻电感电流采样值分别为in，in+1，则系统的离散方程为：（5）将式（3）和式（4）代入式（5），得：（6）其中：式（6）即为系统CCM的离散迭代方程。
