燃料电池用DC/DC变换器滑模控制研究与实现
发布时间：2020-12-22 02:41
近年来,随着新能源发电技术的快速发展,燃料电池逐渐成为新能源领域的研究热点。但是,由于燃料电池输出特性软、动态响应慢,其电能需经专用DC/DC变换后才能使用,高性能DC/DC变换器已成为急需解决的一大难题。本文针对这个问题,以提高动态性能和鲁棒性为目标,开展燃料电池用DC/DC变换器滑模控制研究,主要内容如下:设计了燃料电池用DC/DC变换器拓扑结构。首先分析了燃料电池的特性,以低输入输出电流纹波以及高升压比为目标,提出了两级升压拓扑结构,其中前级电路为两相交错并联Boost变换器,后级电路为移相全桥电路;在此基础上建立了状态空间平均数学模型,为滑模控制器的设计奠定基础。设计了DC/DC变换器基于增量式滑动平面的滑模控制器。前级电路以电感电流和输出电压为控制目标,构造了由误差的比例和积分组成的增量式滑动平面,并在此基础上设计了滑模控制器;后级电路以输出电压为控制目标,基于误差的比例、微分以及积分构成的增量式滑动平面设计了滑模控制器。分析了控制器的可达性、存在性以及稳定性,并设计了控制参数,通过仿真验证了该方法的有效性。设计了DC/DC变换器基于二重积分滑动平面的自适应滑模控制器。为了进...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Boost变换器MAI，ALB仿真结构图
3-4 增量式滑动平面的滑模控制器 Boost 变换器输出电压波形图Bst/s图 3-5 Boost 变换器增量式滑动平面的波形图图 3-4 可知，Boost 变换器的输出电压响应无超调，响应时间为 0短，不存在稳定误差。若仅采用电流环控制输出电压会存在稳定用的是双环控制，输出电压外环的积分最终影响其输出结果，但是参数较小，响应时间较长。观察图 3-5 可知，增量式滑动平面最终-0.01 上下波动，即 Boost 变换器最终稳定于设计的滑动平面。2）滑控制器的负载突变试验：在实验（1）的条件下，在 0.25s 时 1.4Ω。Boost 变换器的电压输出波形如图 3-6 所示，滑动平面的波
时间短，不存在稳定误差。若仅采用电流环控制输出电压会存在稳定误差，本文采用的是双环控制，输出电压外环的积分最终影响其输出结果，但是该积分环节的参数较小，响应时间较长。观察图 3-5 可知，增量式滑动平面最终的值在0.01 和-0.01 上下波动，即 Boost 变换器最终稳定于设计的滑动平面。（2）滑控制器的负载突变试验：在实验（1）的条件下，在 0.25s 时将负载减小为 1.4Ω。Boost 变换器的电压输出波形如图 3-6 所示，滑动平面的波形图如图 3-7 所示。VoBtuV/ioBtuA/t/s给定电压输出电压图 3-6 负载突变下滑模控制器 Boost 变换器输出电压波形图
【参考文献】：
期刊论文
[1]含摩擦非线性系统的自适应滑模控制[J]. 田宇,孙国法,王亮. 控制与决策. 2017(09)
[2]有刷直流电机自适应滑模控制器设计与实验[J]. 顾万里,胡云峰,张森,陈虹. 西安交通大学学报. 2017(09)
[3]基于H∞滑模控制的移动机器人轨迹跟踪研究[J]. 邹左明,刘丛志. 机床与液压. 2017(11)
[4]一种用于并联组合直流变换器的均流策略[J]. 韩军. 电力电子技术. 2017(04)
[5]Buck变换器的自适应终端滑模控制策略[J]. 汪建林,续丹,周欢,鲁伟. 西安交通大学学报. 2017(04)
[6]Super-Boost电路的滑模控制[J]. 李冬辉,刘启进,姚乐乐. 高电压技术. 2016(10)
[7]基于混合控制策略的高频DC/DC谐振变换器[J]. 王永强,王壮,潘兵. 电力电子技术. 2016(10)
[8]带二重积分滑模面的PWM电压滑模控制器设计[J]. 朱松,王丽丹,段书凯. 西南师范大学学报(自然科学版). 2016(09)
[9]Buck变换器的电压电流双闭环终端滑模控制[J]. 王艳敏,曹雨晴,夏红伟. 电机与控制学报. 2016(08)
[10]一种多幂次滑模趋近律设计与分析[J]. 张瑶,马广富,郭延宁,曾添一. 自动化学报. 2016(03)
博士论文
[1]燃料电池供电系统的研究[D]. 金科.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]宽输入电压范围下三电平Boost变换器研究[D]. 陈艺铭.北京交通大学 2017
[2]燃料电池输出特性建模与实验分析[D]. 吴赟松.西南交通大学 2016
[3]燃料电池汽车DC-DC变换器拓扑结构的研究[D]. 刘劼勋.清华大学 2016
[4]并联直流电源系统的均流及交错控制研究[D]. 吴锡渊.南京航空航天大学 2016
[5]基于模糊滑模控制的Buck变换器[D]. 丁明亮.重庆大学 2013
[6]燃料电池并网发电系统前端DC/DC变换器研究[D]. 娄凤强.山东大学 2011
[7]燃料电池电动汽车车载DC-DC模糊变结构控制研究[D]. 冯适.武汉理工大学 2008
本文编号：2930986
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Boost变换器MAI，ALB仿真结构图
3-4 增量式滑动平面的滑模控制器 Boost 变换器输出电压波形图Bst/s图 3-5 Boost 变换器增量式滑动平面的波形图图 3-4 可知，Boost 变换器的输出电压响应无超调，响应时间为 0短，不存在稳定误差。若仅采用电流环控制输出电压会存在稳定用的是双环控制，输出电压外环的积分最终影响其输出结果，但是参数较小，响应时间较长。观察图 3-5 可知，增量式滑动平面最终-0.01 上下波动，即 Boost 变换器最终稳定于设计的滑动平面。2）滑控制器的负载突变试验：在实验（1）的条件下，在 0.25s 时 1.4Ω。Boost 变换器的电压输出波形如图 3-6 所示，滑动平面的波
时间短，不存在稳定误差。若仅采用电流环控制输出电压会存在稳定误差，本文采用的是双环控制，输出电压外环的积分最终影响其输出结果，但是该积分环节的参数较小，响应时间较长。观察图 3-5 可知，增量式滑动平面最终的值在0.01 和-0.01 上下波动，即 Boost 变换器最终稳定于设计的滑动平面。（2）滑控制器的负载突变试验：在实验（1）的条件下，在 0.25s 时将负载减小为 1.4Ω。Boost 变换器的电压输出波形如图 3-6 所示，滑动平面的波形图如图 3-7 所示。VoBtuV/ioBtuA/t/s给定电压输出电压图 3-6 负载突变下滑模控制器 Boost 变换器输出电压波形图
【参考文献】：
期刊论文
[1]含摩擦非线性系统的自适应滑模控制[J]. 田宇,孙国法,王亮. 控制与决策. 2017(09)
[2]有刷直流电机自适应滑模控制器设计与实验[J]. 顾万里,胡云峰,张森,陈虹. 西安交通大学学报. 2017(09)
[3]基于H∞滑模控制的移动机器人轨迹跟踪研究[J]. 邹左明,刘丛志. 机床与液压. 2017(11)
[4]一种用于并联组合直流变换器的均流策略[J]. 韩军. 电力电子技术. 2017(04)
[5]Buck变换器的自适应终端滑模控制策略[J]. 汪建林,续丹,周欢,鲁伟. 西安交通大学学报. 2017(04)
[6]Super-Boost电路的滑模控制[J]. 李冬辉,刘启进,姚乐乐. 高电压技术. 2016(10)
[7]基于混合控制策略的高频DC/DC谐振变换器[J]. 王永强,王壮,潘兵. 电力电子技术. 2016(10)
[8]带二重积分滑模面的PWM电压滑模控制器设计[J]. 朱松,王丽丹,段书凯. 西南师范大学学报(自然科学版). 2016(09)
[9]Buck变换器的电压电流双闭环终端滑模控制[J]. 王艳敏,曹雨晴,夏红伟. 电机与控制学报. 2016(08)
[10]一种多幂次滑模趋近律设计与分析[J]. 张瑶,马广富,郭延宁,曾添一. 自动化学报. 2016(03)
博士论文
[1]燃料电池供电系统的研究[D]. 金科.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]宽输入电压范围下三电平Boost变换器研究[D]. 陈艺铭.北京交通大学 2017
[2]燃料电池输出特性建模与实验分析[D]. 吴赟松.西南交通大学 2016
[3]燃料电池汽车DC-DC变换器拓扑结构的研究[D]. 刘劼勋.清华大学 2016
[4]并联直流电源系统的均流及交错控制研究[D]. 吴锡渊.南京航空航天大学 2016
[5]基于模糊滑模控制的Buck变换器[D]. 丁明亮.重庆大学 2013
[6]燃料电池并网发电系统前端DC/DC变换器研究[D]. 娄凤强.山东大学 2011
[7]燃料电池电动汽车车载DC-DC模糊变结构控制研究[D]. 冯适.武汉理工大学 2008
本文编号：2930986
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2930986.html
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