基于双缘调制的开关功率变换器数字控制技术研究

基本信息
批准号:61371033
项目类别:面上项目
资助金额:82.00
负责人:周国华
学科分类:
依托单位:西南交通大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:许建平,吴松荣,张斐,杨平,陈章勇,陈强,王瑶
关键词:
动力学开关变换功率控制数字控制双缘调制
结项摘要

Aiming at the disadvantages of single-edge modulated switching power converters, such as poor precision of steady-state voltage, poor stability, slower transient response, and so on, digital control techniques of double-edge modulated switching power converters are proposed and studied. The main contents include the following parts. (1) Studying the digital control techniques and the corresponding algorithms of double-edge modulated switching power converters, revealing their control laws and process mechanism,and obtaining their excellent steady-state performances, transient performances, and stabilities. (2) Investigating and analyzing the symmetry and duality after combining modulation method and control technique, implementing the unification of double-edge modulation methood and the unification of digital control technique of double-edge modulated switching power converters, and opening out the essential differences among various control techniques and modulation methods. (3) Establishing the dynamic analysis models of double-edge modulated switching power converters and studying their dynamical characteristics and large signal characteristics, judging the impact of circuit parameters, modulation methods and control techniques on the performances of switching power converters, and exploring the internal relations among them. Finally, theoretical analysis results are verified by simulation and experimental results, followed by building the computer simulation models and developing the experimental device. The digital control theory of the double-edge modulated switching power converters is then perfected.

针对单缘调制开关功率变换器存在稳压精度差、稳定性能差、瞬态响应慢等不足,提出并研究基于双缘调制的开关功率变换器数字控制技术,主要内容包括:(1)研究双缘调制开关功率变换器的数字控制技术及其算法,揭示其控制规律和过程机理,使其同时获得优异的稳态性能、瞬态性能和稳定性;(2)调查并分析调制方法与控制技术有机结合后的对称性和对偶性,实现双缘调制的归一化以及双缘调制开关功率变换器的数字控制技术的归一化,揭示各种控制技术和调制方法之间的本质区别;(3)建立双缘调制开关功率变换器的动力学分析模型,并研究其动力学特性和大信号特性,判断电路参数、调制方法、控制技术等对开关功率变换器性能的影响效应,挖掘它们相互之间的内在联系。最后,搭建计算机仿真模型和研制实验装置,对理论分析进行仿真研究和实验验证,完善基于双缘调制的开关功率变换器数字控制技术的理论体系。

项目摘要

为了克服传统单缘调制开关功率变换器存在稳压精度差、稳定性能差、瞬态响应慢等不足,本项目研究基于双缘调制的数字控制开关功率变换器并提高其稳压精度、瞬态响应速度、系统稳定性等指标,以及研究调制方式、控制技术对开关功率变换器性能的影响具有重要意义。. 项目的主要研究内容包括:开关功率变换器数字控制技术研究;开关功率变换器双缘调制、数字控制技术的归一化;开关功率变换器的动力学建模与分析。获得的重要成果如下:(1) 提出了基于双缘调制的开关变换器数字均值电压/均值电感电流型、数字均值电压型、数字均值电容电流型、数字均值电压/均值电容电流型等控制技术和算法,使开关变换器同时获得了优异的稳态性能、瞬态性能和系统稳定性;(2) 揭示了调制方法与控制技术有机结合后的对称性和对偶性,实现了调制方法的归一化以及基于归一化调制的开关变换器数字控制技术;(3) 获得了单缘、双缘调制开关变换器的精确动力学特性分析模型,揭示了电路参数、调制方法、控制技术等对开关变换器性能的影响机理。. 此外,围绕提高变换器稳压精度、瞬态响应速度、系统稳定性等指标,本项目拓展了研究对象、丰富了调制与控制方法、对比了模拟与数字控制、延伸了负载类型,进一步开展了相应的研究工作,也获得了一些重要的研究成果。本项目的开展推动了开关功率变换器控制技术及其动力学的理论研究,促进了电力电子控制系统的多样化、实用化发展。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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