基于双线性系统理论的Boost DC-DC 变换器新型控制策略
2006年7月电工技术学报Vol.21 No. 7
第21卷第7期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Jul. 2006 基于双线性系统理论的Boost DC/DC
变换器新型控制策略
张涌萍张波陈斌胡宗波
华南理工大学电力学院广州
510640
摘要基于Boost DC/DC 变换器的双线性大信号模型直接应用李雅普诺夫稳定性理论推
导出一种新型控制策略
由新型控制律组成的闭环系统具有鲁棒稳定性和良好的输出调节特性
数值仿真和实验结果均验证了该新型控制律的有效性和实用性
关键词双线性系统 Boost变换器李雅普诺夫稳定性理论
中图分类号TM46
A Novel Control Law of Boost DC/DC Converter
Based on Bilinear Theory
Zhang Yongping Zhang Bo Chen Bin Hu
Zongbo
South China University of
Technology Guangzhou 510640 China
Abstract A new control law based on the bilinear large signal models is proposed for achieving the output regulation of Boost DC/DC converter. The control law is derived from directly applying the Lyapunov stability theory to the bilinear large signal models, so that the closed loop systems possess excellent output characteristics. Numerical simulations and experiment results have verified the validity and practicability of the new control law.
Keywords Bilinear systems, Boost converter, Lyapunov stability theory
1引言
Boost
变换器Buck-Boost变换器和Cuk变换
器等DC/DC变换器的状态空间平均模型是由一组
双线性微分方程来描述的
[1]由于双线性系统的稳
定性分析和输出调节问题很复杂传统的处理方法
是对其进行线性化
通过分析其线性近似模型也
即小信号模型得到控制规律
近年来的研究表明
基于小信号模型得到的控制律只能保证系统在平衡
点处的小扰动稳定性无法满足系统在大信号扰动
下的稳定性而改进的双线性近似模型[2]虽然在稳
定性分析和输出调节方面比小信号模型优越但是
要使系统在大信号扰动下保持稳定仍然有一定困
难
因此
有必要在不作任何线性化的前提下采
用双线性大信号模型来分析变换器[3
7]
本文基于变换器的双线性大信号模型直接应
用李雅普诺夫稳定性理论推导出一种新型控制策
略由新型控制律组成的闭环系统具有鲁棒稳定性
和良好的输出调节特性文中以Boost DC/DC变换
器作为分析对象基于Boost变换器的双线性方程
和非线性扩展的状态方程构造使扩展系统渐进稳
定的Lyapunov 函数推导得到理论上严格保证输出
调节的控制律进一步简化得到一些近似但是实用
的控制律最后对Boost DC/DC变换器新型控制策
略的控制特性进行仿真分析和实验验证数值仿真
和实验结果基本吻合从而验证了新型控制律的有
效性和实用性
2基于双线性系统理论的Boost DC/DC
变换器
图1所示的是Boost
变换器控制系统
其中
国家自然科学基金资助项目
60474066
收稿日期 2005-09-14 改稿日期 2006-2-22
万方数据