基于LMI的并联Buck变换器均流鲁棒控制研究

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随着对用电设备功率需求的增加,设备对开关电源输出功率的要求也越来越高。在实际生活的应用中,仅仅使用单台直流电源的输出参数(如电压、电流、功率)不能满足要求甚至有可能会发生故障,这样有可能会引起整个系统效率比较低甚至系统崩溃。为了满足大功率的需要,通常采用多个开关模块并联运行。采用多个开关电源模块并联运行的方式是提高电源输出功率的重要方法之一。为了保证并联的开关电源系统稳定、可靠的工作,每个模块之间不能简单地并联起来,在模块之间必须引入均流控制技术。均流控制技术已经成为大功率电源发展的重要分支。  该论文以Buck变换器的并联系统为研究对象,首先分析了Buck变换器的并联系统的状态空间平均模型。在对DC/DC变换器建模方法深入分析的基础上,论文提出了一种以负载电阻和输入电压作为不确定参数的LQR模型,设计了并联Buck变换器系统的鲁棒LQR控制器。对于确定性的性能指标,传统的LQR控制系统具有较好的鲁棒稳定性。然而,当系统是不确定性模型时,LQR控制器不能保证鲁棒稳定性。为了将LQR控制在不确定的情况下也能使用,利用凸分解方法,将不确定和时变的系统模型化为凸多面体结构的多胞型模型,然后利用线性矩阵不等式方法来优化性能指标。本论文的主要工作如下:  第一,分析几种并联系统均流控制方法的工作原理,并总结这些方法各自的优缺点。阐述了鲁棒控制理论和LMI技术的发展状况,同时对设计中需要用到的相关理论和概念进行了介绍,重点分析LMI技术。  第二,通过分析Buck电路的工作原理,利用状态空间平均法对并联Buck变换器系统进行建模,引入两个新的状态变量来分别表示两个Buck变换器的电感电流的误差积分的状态量和输出电压的误差积分的状态量,用来达到均流的目的。最后建立系统的多胞型模型。  第三,论文需要设计基于LMI的均流鲁棒控制器,通过仿真证实该控制器与传统的LQR控制器相比,系统具有更好的动态性能,并且在负载或系统结构发生变化时仍能保持良好的鲁棒性。
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