双管Buck-Boost变换器预测控制研究

发布时间：2020-04-20 13:51

【摘要】：随着电力电子技术的不断发展,宽范围输入的直流变换器的应用越来越广泛,双管Buck-Boost变换器就是其中一种,它相对于其他的宽范围输入变换器而言有着开关压力小,输入输出同极性等优点,因此逐渐获得了不少研究学者的关注。模型预测控制起初应用于慢速系统中,在化工等过程控制领域的应用较为广泛,但是在电力电子、电机控制等需要实时控制、大量计算的场合,由于CPU的处理速度不够,应用的并不多。近年来,随着微处理器的不断发展,模型预测控制在电机的矢量控制中得到了较为广泛的应用,在DC/DC领域上的研究也受到了研究人员的关注。本文从双管Buck-Boost变换器的工作特点出发,采用包含Buck模式,Boost模式以及Buck-Boost模式的三模式工作方式,在电感电流连续的情况下分别对不同的工作模式建立状态空间模型,并在状态空间模型的基础上进行对预测模型的建立工作。考虑到模型预测控制需要足够的预测精度以保证预测结果的准确,进一步采用v步离散法,使得在同样的采样频率下,基于状态空间模型所构建的预测模型能够达到更高的精度要求。在已建立完成的变换器的预测模型的基础上,设计了以输出电压为优化量的代价函数并利用对代价函数进行求解处理的方式,完成了不同工作模式下不同工作状态的预测算法中离线控制律部分的推导工作。在控制律的离线推导工作完成的基础上进行占空比的在线计算和滚动优化,实现对变换器的有效控制。在Matlab中做出相应仿真,得到了预期的仿真结果。基于预测算法,搭建了输入电压处于18V至72V区间,输出电压为36V的原理样机。并编写软件程序,利用DSP对从系统中采集得到的数据进行处理,进行在线计算工作。通过实验,验证了模型预测控制方法在双管Buck-Boost变换器上应用的可行性和有效性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM46

【参考文献】

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本文编号：2634610