基于Floquet理论的级联DC-DC变换器稳定性分析与改善

发布时间：2020-06-02 00:59

【摘要】：在直流分布式电源系统中,级联结构是基本连接形式之一。由于单独运行稳定的变换器级联后可能由于相互作用而不稳定,级联DC-DC变换器的稳定性分析与改善是当前热点问题。传统稳定性分析与改善方法大多基于系统的阻抗模型在频域内提出。然而,依据工程经验提出的阻抗判据相对保守,且由于阻抗计算复杂而难以推广应用于多级级联系统的稳定性分析。现有的稳定性改善方法多从消除系统阻抗交叠的角度得出,仍然需要进行阻抗计算,应用于多级级联DC-DC变换器时有一定局限性。不同于传统的频域分析,本文基于Floquet理论在时域中对级联DC-DC变换器稳定性进行研究,寻求更加精确和简洁的稳定性分析方法。首先,本文推导了适用于级联DC-DC变换器的基于Floquet理论的稳定性判据,取N级级联buck变换器为例进行时域建模和稳定性分析。随后分别搭建了两级和三级buck变换器级联系统的仿真和实验平台,验证了提出的稳定性判据的正确性和准确性。其次,考虑到实际应用中级联DC-DC变换器的输入电压可能存在周期交流扰动的情况,应用Floquet稳定性判据对输入电压含周期交流扰动的N级级联buck变换器进行时域建模和稳定性分析。随后分别搭建输入电压含周期交流扰动的两级和三级buck变换器级联系统的仿真平台,证明了 Floquet稳定性判据应用于含周期交流扰动的DC-DC变换器级联系统稳定性分析的正确性。最后,基于Floquet稳定性判据和特征值灵敏度分析,提出了基于附加电感电流反馈控制和电压误差互馈控制的两种级联DC-DC变换器稳定性改善方法。并以两级级联buck变换器为例进行了验证,仿真和实验均证明了所提控制优化方法的有效性和正确性。随后,将这两种控制优化方法扩展应用到N级级联系统,并搭建了三级buck变换器级联系统仿真平台对方法有效性进行了验证。
【图文】：

一N级级联DC，，DC变换器系统

IN级级联以二刃C变换器系统的小信号模型
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM46

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 石朝泓;徐晔;王金全;侯鹏飞;邵志学;;级联系统变换器阻抗分析与稳定性改善方法研究[J];船电技术;2013年12期

2 张旭辉;温旭辉;赵峰;;抵消恒功率负载负阻抗特性影响的双向Buck/Boost变换器控制策略[J];电工技术学报;2013年11期

3 周林;李怀花;张林强;廖波;龙崦平;杜金其;;光伏并网系统小信号动态建模及控制参数灵敏度分析[J];电力系统保护与控制;2013年05期

4 张欣;阮新波;;用于提高级联型电源系统稳定性的自适应有源电容变换器[J];电工技术学报;2012年02期

5 佟强;张东来;徐殿国;;分布式电源系统中变换器的输出阻抗与稳定性分析[J];中国电机工程学报;2011年12期

6 周宇飞;姜丹丹;黄家成;陈军宁;;DC-DC变换器中负载阻抗特性及其对稳定性的影响[J];中国电机工程学报;2010年06期

7 姚雨迎;张东来;徐殿国;;级联式DC/DC变换器输出阻抗的优化设计与稳定性[J];电工技术学报;2009年03期

8 万成安;于磊;刘建强;;航天器直流电源系统稳定性分析方法研究[J];航天器工程;2009年02期

9 林昭华;胡金磊;王克文;;用特征值灵敏度法分析系统参数对小干扰稳定性的影响[J];继电器;2006年09期

10 杨相生;影响直流分布式电源系统稳定性的主要因素[J];甘肃科学学报;2003年02期

相关博士学位论文 前5条

1 李安寿;分布式电源系统稳定性研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

2 张欣;直流分布式电源系统稳定性研究[D];南京航空航天大学;2014年

3 佟强;数字DC-DC变换器动态性能和系统稳定性提高方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

4 王发强;分段光滑电路中的多尺度分岔与混沌行为及其控制方法研究[D];西安交通大学;2009年

5 姚雨迎;航天器多路精确稳压DC-DC变换器数字控制研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

相关硕士学位论文 前5条

1 任芳;基于Floquet理论的直流分布式电源系统建模与稳定性分析[D];北京交通大学;2018年

2 樊志鹏;基于直流母线电压调节器的级联系统稳定控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2018年

3 尚佳宁;直流开关变换器的精确建模和稳定性分析方法研究[D];北京交通大学;2016年

4 边境;基于谐波平衡及Floquet理论的光伏逆变器的稳定性分析[D];北京交通大学;2015年

5 张来;电力系统稳定器参数优化设计研究[D];天津大学;2005年

本文编号：2692351