DC/DC变换器级联系统稳定性研究

发布时间：2022-01-14 13:22

　　级联系统作为分布式电源系统中最基本的模块联接方式，其稳定性决定了整个分布式系统能否稳定运行。即使保证了每个模块可独立稳定运行，模块在级联后也可能出现系统性能下降甚至不稳定的情况。因此预先对级联系统的稳定性做出分析对系统的设计具有重要的指导意义。本文根据状态空间平均法，针对CCM模式下能量单向传递的电压-电压型DC/DC变换器及其级联系统小信号、大信号稳定性分别进行了研究。本文首先介绍了状态空间平均法的基本原理以及变换器的小信号稳定性，并仿真验证了小信号稳定性与大信号稳定性之间的关系；其次根据状态空间平均法建立了补偿器及变换器拓扑的大信号时域及频域模型，并以电压闭环控制的Buck电路切载为例验证该模型的有效性及模型的适用范围；最后通过Nyquist稳定判据证明了DC/DC变换器级联系统小信号稳定的充要条件，并通过仿真分析对输入滤波器-Buck级联系统充要性判定条件的进行了验证，同时通过状态空间平均法建立了级联系统大信号模型。本文通过状态空间平均法建立了DC/DC变换器及其级联系统的大信号时域及频域模型。同时利用该模型准确求解出变换器大信号响应解析解并给出了该模型的具体适用范围。 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电压-电压型变换器输入输出变量图

-100102030Mangitdue(dB)Frequency (HZ)101102103104105180225270315360405System: GPhase Margin (deg): 59.3Delay Margin (sec): 1.64e-005At frequency (HZ): 1e+004Closed Loop Stable? YesPhase(dg)e图 2-7 小信号稳定 Boost 电路电压环路增益 Bode 图图 2-8 给出了在 Simulink 下搭建的 Boost 电路开关模型仿真图。其中 中过零比较器采用 Simulink 库中的滞回比较器模块实现，通过设定环于三角波载波幅值5V 以实现过零比较器功能，这里设定环宽为0.00到开关模型仿真的效果，离散 PID 模块的采样时间设定为开关周，即710 s 。采用 ode23s 变步长仿真算法，设定最大步长为710 s 。

-60-40-2002040Mgniatdeu(dB)补偿后Buck电路开环传函bode图Frequency (HZ)101102103104105-180-135-90-450System: GPhase Margin (deg): 21.4Delay Margin (sec): 6.72e-006At frequency (HZ): 8.84e+003Closed Loop Stable? YesPashe(eg)d图 2-13 小信号稳定 Buck 电路电压环路增益 Bode 图 Simulink 下搭建 Buck 电路开关模型仿真电路如图 2-14 所示。系= 0.01s时刻由满载切至半载的输出电压波形如图 2-15 所示。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于回转器的Buck变换器大信号建模[J]. 张阳,张军明,杜韦静.  电工技术学报. 2011(S1)
[4]级联式DC/DC变换器输出阻抗的优化设计与稳定性[J]. 姚雨迎,张东来,徐殿国.  电工技术学报. 2009(03)
[5]电力电子系统集成研究进展与现状[J]. 钱照明,张军明,谢小高,顾亦磊,吕征宇,吴晓波.  电工技术学报. 2006(03)
[6]PWM开关稳压电源反馈控制律的大信号设计[J]. 蔡宣三,陈芬.  清华大学学报(自然科学版). 1991(01)
[7]PWM开关变换器大信号等效电路统一模型[J]. 蔡宣三,邢岩.  清华大学学报(自然科学版). 1990(01)



本文编号：3588581