四相交错并联Boost变换器建模与控制策略优化
发布时间：2023-03-13 19:15
燃料电池电动汽车具有清洁、高效等优点越来越受到重视,与燃料电池密切相关的Boost变换器也成为电力电子领域的重点研究内容。而且随着时代的发展,传统单相Boost变换器已无法满足越来越高的应用需求。多相交错并联技术因其能够有效解决上述问题而被广泛应用。本文以四相交错并联Boost变换器为对象,对其进行建模与控制策略优化进行研究。在交错并联主电路拓扑中,分析了四相交错并联Boost变换器的工作原理与不同占空比下的工作模态,进行稳态分析确定其占空比对输入电流纹波与输出电压纹波的影响,并进行暂态分析确定不同占空比下对动态响应的影响。理论验证了采用交错并联技术能够有效减小变换器的输出纹波与提高效率的特点。使用空间状态法对四相交错并联Boost变换器建模分析,得出其空间状态模型与系统传递函数为后续的控制策略控制提供支持。针对传统PID控制应用于非线性因素较强的系统时具有响应速度慢、超调量大和抗干扰弱等问题,本文采用单神经元PID控制算法来优化传统的PID控制算法,以此提升变换器性能。最后,利用MATLAB/SIMULINK软件对变换器的开关顺序、输入输出纹波变化等问题进行仿真,并分别对PID控制与...
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的背景与意义
1.2 交错并联技术发展概述
1.3 DC/DC变换器的研究现状
1.3.1 DC/DC变换器的建模方法现状
1.3.2 DC/DC变换器的拓扑发展状况
1.3.3 DC/DC变换器的控制策略发展状况
1.4 课题研究内容
第2章 四相交错并联Boost变换器原理分析
2.1 四相交错并联Boost变换器工作模态分析
2.1.1 D≤0.25时变换器工作模态
2.1.2 0.25
2.1.3 0.5
0.75时变换器工作模态"> 2.1.4 D>0.75时变换器工作模态
2.2 四相交错并联Boost变换器稳态分析与暂态分析
2.2.1 输入电流纹波分析
2.2.2 输出电压纹波分析
2.2.3 电感尺寸分析
2.2.4 功率损耗分析
2.2.5 暂态分析
2.3 本章小结
第3章 四相交错并联Boost变换器建模与控制策略
3.1 单相Boost变换器模型建立
3.1.1 单相Boost变换器状态空间分析
3.1.2 单相Boost变换器小信号动态建模
3.2 四相交错并联Boost变换器模型的建立
3.2.1 四相交错并联Boost变换器的状态空间模型
3.2.2 四相交错并联Boost变换器的小信号模型
3.3 四相交错并联Boost变换器的控制模式
3.3.1 四相交错并联Boost变换器控制模式的选择
3.3.2 四相交错并联Boost变换器的频域特性分析
3.4 单神经元PID算法的控制策略优化
3.4.1 单神经元PID算法概述
3.4.2 单神经元PID算法分析
3.5 本章小结
第4章 四相交错并联Boost变换器硬件及软件设计
4.1 四相交错并联Boost变换器硬件设计
4.1.1 主功率电路设计
4.1.2 控制电路设计
4.1.3 驱动电路设计
4.1.4 采样和保护电路的设计
4.2 四相交错并联Boost变换器软件设计
4.2.1 控制系统软件总体结构设计
4.2.2 A/D采集子程序
4.2.3 单神经元PID模块程序设计
4.2.4 PWM产生程序设计
4.3 本章小结
第5章 四相交错并联Boost变换器仿真与实验
5.1 仿真模型的搭建
5.1.1 变换器主电路仿真模型的搭建
5.1.2 变换器控制系统仿真模型的搭建
5.2 仿真波形分析
5.2.1 变换器拓扑开环仿真及分析
5.2.2 变换器拓扑闭环仿真及分析
5.3 实验平台设计与实验结果分析
5.3.1 四相交错并联Boost变换器实验平台设计
5.3.2 实验测试波形与分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
本文编号：3762218
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的背景与意义
1.2 交错并联技术发展概述
1.3 DC/DC变换器的研究现状
1.3.1 DC/DC变换器的建模方法现状
1.3.2 DC/DC变换器的拓扑发展状况
1.3.3 DC/DC变换器的控制策略发展状况
1.4 课题研究内容
第2章 四相交错并联Boost变换器原理分析
2.1 四相交错并联Boost变换器工作模态分析
2.1.1 D≤0.25时变换器工作模态
2.1.2 0.25
2.1.3 0.5
0.75时变换器工作模态"> 2.1.4 D>0.75时变换器工作模态
2.2 四相交错并联Boost变换器稳态分析与暂态分析
2.2.1 输入电流纹波分析
2.2.2 输出电压纹波分析
2.2.3 电感尺寸分析
2.2.4 功率损耗分析
2.2.5 暂态分析
2.3 本章小结
第3章 四相交错并联Boost变换器建模与控制策略
3.1 单相Boost变换器模型建立
3.1.1 单相Boost变换器状态空间分析
3.1.2 单相Boost变换器小信号动态建模
3.2 四相交错并联Boost变换器模型的建立
3.2.1 四相交错并联Boost变换器的状态空间模型
3.2.2 四相交错并联Boost变换器的小信号模型
3.3 四相交错并联Boost变换器的控制模式
3.3.1 四相交错并联Boost变换器控制模式的选择
3.3.2 四相交错并联Boost变换器的频域特性分析
3.4 单神经元PID算法的控制策略优化
3.4.1 单神经元PID算法概述
3.4.2 单神经元PID算法分析
3.5 本章小结
第4章 四相交错并联Boost变换器硬件及软件设计
4.1 四相交错并联Boost变换器硬件设计
4.1.1 主功率电路设计
4.1.2 控制电路设计
4.1.3 驱动电路设计
4.1.4 采样和保护电路的设计
4.2 四相交错并联Boost变换器软件设计
4.2.1 控制系统软件总体结构设计
4.2.2 A/D采集子程序
4.2.3 单神经元PID模块程序设计
4.2.4 PWM产生程序设计
4.3 本章小结
第5章 四相交错并联Boost变换器仿真与实验
5.1 仿真模型的搭建
5.1.1 变换器主电路仿真模型的搭建
5.1.2 变换器控制系统仿真模型的搭建
5.2 仿真波形分析
5.2.1 变换器拓扑开环仿真及分析
5.2.2 变换器拓扑闭环仿真及分析
5.3 实验平台设计与实验结果分析
5.3.1 四相交错并联Boost变换器实验平台设计
5.3.2 实验测试波形与分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
本文编号：3762218
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