《開關功率變換器的大信號穩定控制策略研究》是依託重慶大學，由盧偉國擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：開關功率變換器的大信號穩定控制策略研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：盧偉國
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
外部輸入和內在參考大信號變化會造成開關功率變換器系統的穩態工作點改變，由此會破壞準穩態假設的適用性，造成線性控制設計的局限性，目前關於工作點波動對系統的負面影響和準穩態假設適用範圍尚無明確研究定論。此外，基於單工作點設計的線性控制亦無法保證全工作點區間內系統的穩定性和控制性能。為此，本項目擬基於工作點動、準穩態關係的兩類系統平均模型，研究工作點對系統的負面影響和準穩態假設的工程化適用條件，為變工作點開關變換器的工程化分析與設計提供理論支持；重點探索適應於工作點波動的大信號穩定控制策略,包括基於準穩態線性模型的多工作點區域自適應控制、基於數位技術的參數自調整控制和大信號Lyapunov模式控制，綜合線性模型的動態分析和能量函式的收斂性分析以最佳化控制參數；建立系統的穩定性評估方法，並以此探索改善策略。研究工作將為變工作點開關功率變換器的分析與設計提供理論支撐及技術解決方案。
結題摘要
外部輸入和內在參考大信號變化會造成開關功率變換器系統的穩態工作點改變，由此會破壞準穩態假設的適用性，造成線性控制設計的局限性。此外，基於單工作點設計的線性控制亦無法保證全工作點區間內系統的穩定性和控制性能。為此，本項目就準穩態假設的工程化適用條件，平均意義層面的大信號穩定控制策略，以及非平均意義的不穩定行為抑制策略三方面展開研究。具體完成的研究工作和取得的研究成果歸結如下：（i）從量化角度探討了準穩態線性化模型的適用性，以DC-DC變換器為例，基於小信號動態模型給出了準穩態線性化模型的適用條件，進一步引入三維波特圖法分析和最佳化了控制補償環節；該工作為準穩態思想的工程套用提供一定的理論指導。（ii）在大信號穩定控制策略研究方面，提出了三項式Lyapunov非線性控制策略，進一步從最佳化電壓電流內外環設計角度，提出了電流紋波補償的Lyapunov非線性控制策略，顯著地提升了系統的動態回響及穩態精度；基於虛擬坐標變換的穩態工作點構建，引入電流重構技術，提出了交流變換器系統的Lyapunov控制策略；探索了區域自適應的多點線性控制技術，著重探討了切換控制本身的非侵入式設計問題；本部分研究工作為變工作點開關功率變換器的穩定性設計提供控制技術解決方案。（iii）在非平均意義上不穩定行為抑制層面，提出動態補償穩定控制技術，解決了Boost PFC變換器的快變不穩定和電流過零畸變問題；在變換器的動穩態性能提升新技術方面，提出了基於電流紋波補償的動穩態性能提升技術和基於輔助並聯電感切換的動態性能提升技術；本部分研究工作為大信號穩定控制提供了可行的技術完善途徑。
