带状态观测器的BUCK变换器输入电压前馈控制研究

发布时间：2021-01-29 16:33

　　近年来,坚强智能电网、特高压技术在我国飞速发展,电力系统自动化控制装置得到广泛运用。继电保护控制装置中直流电压的稳定输出对保障电力系统安全、稳定运行至关重要。目前,Buck电路广泛应用于变电站自动化直流控制系统中,对于单相Buck变换器而言,由于前级是单相整流拓扑结构,其功率中固有的二次脉动造成了直流侧出现以二倍电网频率脉动的纹波。因此我们对Buck变换器（不含LC滤波器）进行设计研究,找到一种新的二次纹波电压抑制策略。首先,本文调查国内、外研究现状,分析了单相Buck变换器的工作原理,通过对后级Buck变换器中二次脉动电压的影响路径进行分析,得出二次纹波可以通过控制回路和设备硬件的前置回路影响变换器的输出电压,且其影响最终流入变换器的输出终端。同时通过在MATLAB中的仿真,验证了理论分析的正确性。其次,针对前端单相整流器和后级Buck变换器在电压输出质量的不足,设计了抑制二次纹波电压的控制器,增加了电网保护装置、控制装置直流电源的稳定性。本文还增加设计了另一个输出干扰电压前馈通道,在此基础上对Buck变换器的输入电压前馈方法进行设计,进一步消除了二次纹波对输出电压的影响。最后,通过... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

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Buck变换器从单相整流侧取电又例如图1-2所示，为电动汽车的供电及驱动系统[12]-[16]，电池由一个单相或

电子科技大学硕士学位论文2稳态精度和输入电压波动情况下输出电压纹波的抑制能力）提出极高的要求[31]-[32]。图1-2Buck变换器从单相整流侧取电而在以单相AC-DC-DC拓扑实现的开关变换器中，由于单相整流器直流侧固有的二倍工频波动，因此中间直流侧存在二次纹波脉动问题，这势必影响到后级DC-DC电路。本文将以AC-DC-DC电路为研究对象，对该电路中间直流侧电压产生的二次脉动问题进行深入研究，并提出一种二次纹波抑制的解决方法，从而提高AC-DC-DC电路的电能质量，目标使得二次纹波降低80%。1.2国内外研究现状上世纪八十年代末，文献[13]归纳出DC-DC变换器有六种构造形式，即：（1）降压电路：Buck电路；（2）升压电路：Boost；（3）升降压电路；Buck-Boost电路；（4）Cuk电路；（5）Sepic电路；（6）Zeta变换器。在之后的不断发展中，研发人员依照这六种基础构造进行了大量实验。将升级之后的电路结构及相关的元件与其输出的波形相比，得到了较多具有实用价值改进构件的经验，这极大的促进了DC-DC变换设备的发展。然而，在一定程度上使得其结构越加繁琐，成本不断的增加。若要将DC-DC变换设备研制成闭环反馈设备，可较好的处理掉一些成本与结构方面的不足，还可以高精准稳态输出与高效的动态反馈，从而能有效提升电路的整体变换效率及其整体性能。随着微处理设备的广泛使用与控制理论

电子科技大学硕士学位论文8第二章单相BUCK变换器工作原理本文研究的单相AC-Buck变换器，前级为单相PWM整流器，后级为Buck变换器，整个电路的拓扑结构如图2-1所示。图2-1AC-DC-DC电路拓扑结构2.1前级单相AC-DC变换器图2-2PWM整流器主电路结构前级单相AC-DC变换器常用的拓扑结构如图2-2所示，这是一种单相全桥PWM整流电路，同时又称为桥式整流电路。该电路是一种电压型PWM整流器，主要由输入滤波电感，功率MOS管以及直流侧的储能电容用于支撑直流电压的输出，该结构的特点能够保证整流器的输出呈一个低阻抗的电压源特性[17]，使得电源的功率大部分传递到后级负载侧。在该PWM整流器中，与交流连接的电感L主要用于滤除网侧电流中的谐波，同时它还起到储能升压的作用。4个功率开关器

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博士论文
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硕士论文
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[3]一种改善DC-DC开关变换器瞬态响应的补偿算法研究[D]. 张永领.合肥工业大学 2017
[4]DC/DC航天用模块电源并联均流技术研究[D]. 孙成龙.哈尔滨工业大学 2014
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本文编号：3007206