摘要：基于经典线性频域理论可设计DC-DC开关变换器的相对稳定性,系统在小信号扰动下的工作特性得以简便地预测与校正。由于环路增益设计通常留有足够的稳态裕量,因此闭环控制系统也可达到一定范围内的大信号稳定。本文以平均电流控制Boost变换器为典型研究对象,通过建立Boost变换器的控制模型分析其大信号稳定性。借助范数不等式推导出Boost变换器的充分稳定条件,以此估计出系统的稳定区域,并揭示小信号环路增益对大信号稳定区域的影响。最后,通过搭建实验样机验证了该思路的正确性。

摘要：研究了传统脉宽调制(PWM)控制开关变换器中一个重要现象:闭环调节器的输出信号与锯齿波比较信号发生多次截交导致开关频率升高且不能获得恒定控制频率,甚至系统不能稳定输出工作.以常见的Buck、Boost开关变换器设计为例,研究了基于PWM-准滑模控制理论的开关变换器大信号稳定性条件,最终所得结论与经典"斜波匹配"理论相吻合.仿真结果验证了所提出理论的正确性.

摘要：充电效率低和可用里程短等问题严重阻碍了电动汽车的进一步发展。由于前级电动汽车输出电压较低,需采用便携式高增益DC-DC变换器实现电动汽车间快速能量交互。该文以交错并联双升压变换器为研究对象,采用基于扰动观测器的反步控制算法,提高变换器抵抗内外干扰的能力。扰动观测器对系统寄生参数进行等效估计,提高了系统抵抗内部参数扰动的鲁棒性;同时实时估计输出功率和输入电压,减少使用传感器以降低系统成本。利用扰动观测器的输出,进一步设计了反步控制器,以严格保证系统大信号意义上的稳定性。此外,文中采用相电流平衡补偿器,解决了六通道之间的均流问题,减少热损失并提高了设备的使用寿命。最后,仿真和实验结果验证了提出控制器的有效性。

摘要：为解决直流微电网中Boost变换器带恒功率负载引起的不稳定问题,提出一种自适应反步控制。首先,采用坐标变换将系统模型转换为标准形式,避免寄生电阻对主控制器的影响。其次,为了改善系统的鲁棒性,利用扩展非线性干扰观测器和基于变换器动态模型设计的输入电压观测器在线估计和补偿外部扰动、寄生电阻与集总不确定项干扰。经过优化后的自适应反步控制可以在系统初始参数有限且不精准的前提下运行。之后运用李雅普诺夫与混合势函数理论验证控制器的大信号稳定性,并给出控制器参数设计原则,保证了输出电压的全局轨迹跟踪和快速动态响应。最后,通过仿真与实验验证了所提控制在恒功率负载高度渗透直流微电网下的有效性与优越性。

摘要：恒功率负载(CPL)呈现负阻抗特性,成为系统不稳定的诱因。当前的稳定性研究以小信号分析为主,是基于平衡点附近的线性化分析,不能在大范围内揭示动态特性,而当前基于大信号稳定性的研究主要以开环为主,闭环控制型的电力电子装置尚未过多的涉及。本文以电压电流双闭环控制的BUCK变换器为研究对象,内外环均选用PI控制器,建立大信号平均模型,列写系统的混合势函数,得到大信号稳定的充分条件;进一步利用这一条件设计系统参数,得到渐进稳定域;并通过构造能量函数,利用Lyapunov稳定性判据验证了稳定域的存在性。最后通过仿真验证了所求稳定运行条件的合理性。