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文献[15,16]研究了切换模型下的APF控制并取得很好的效果。文献[17]探讨了基于切换理论下开关变换器统一建模问题。采用电力电子混杂系统建模可以直接对系统大信号过程建模,不存在任何近似,得到模型较为精确,因此更能真实反映电力电子系统的实际物理工作过程。
本文基于切换系统理论,首先建立双向AC-DC切换动态模型,然后采用储能函数作为系统Lyapunov函数,以系统能量衰减最快为目标设计了最优切换控制策略。同时为了便于控制器数字化实现,建立了切换系统单步预测模型并对控制策略进行离散化处理。由于直接对系统大信号过程进行建模,本文所得到的模型比较精确,增强了双向AC-DC变换器抗大范围扰动的能力。
相对于传统的SVPWM调制方法,该算法无需进行矢量计算,对复杂电路的建模和分析更方便。本文最后进行了仿真模拟并搭建了实验平台,仿真和实验结果表明所采用的建模方法和控制策略有效。
图1 双向AC-DC变换器结构图
结论
本文基于切换理论建立了双向AC-DC变换器的切换动态模型,以系统储能函数能量收敛最快为目标设计了最优切换序列控制算法,并证明了其稳定性。通过切换系统单步预测模型对切换律进行离散化。仿真和实验结果表明系统静态和动态控制效果都较好;验证了模型的正确性以及控制策略的有效性。
相对于传统的平均状态建模方法,切换系统理论建模更利于描述电力电子电路的变结构行为,而且通过设计切换路径完成开关管控制,不需要任何PWM调制策略,原理简单、实现容易。
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