電力電子建?？刂品绞郊跋到y(tǒng)建模

第二章DC/DC變換器的動(dòng)態(tài)建模一、DC/DC變換器閉環(huán)控制系統(tǒng)先建立被控對(duì)象動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，得到傳送函數(shù)，再運(yùn)用經(jīng)典控制實(shí)際進(jìn)展補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。電力電子系統(tǒng)普通由電力電子變換器、PWM調(diào)制器、反響控制單元、驅(qū)動(dòng)電路等組成。電力電子系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能的好壞與反響控制設(shè)計(jì)親密相關(guān)。二、電力電子系統(tǒng)的非線性非線性元件：無(wú)法用線性微分方程描畫(huà)U-I關(guān)系的元件，如二極管、開(kāi)關(guān)元件〔MOSFET、IGBT等〕。電力電子變換器、部分電源和負(fù)載都具有非線性。電力電子系統(tǒng)是非線性系統(tǒng)，而經(jīng)典控制實(shí)際是線性系統(tǒng)實(shí)際，能否適用于此？假設(shè)可以，如何獲取其數(shù)學(xué)模型？CCM:三、電力電子系統(tǒng)線性化的前提為了運(yùn)用經(jīng)典控制實(shí)際進(jìn)展補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，需求建立電力電子系統(tǒng)的線性化數(shù)學(xué)模型。靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)輸出特性曲線建立電力電子系統(tǒng)的線性化數(shù)學(xué)模型能否可行？非線性穩(wěn)態(tài)任務(wù)時(shí)，輸出電壓包含開(kāi)關(guān)周期平均值分量和開(kāi)關(guān)頻率紋波分量，而后者遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于前者。開(kāi)關(guān)頻率紋波分量是與生俱來(lái)的，無(wú)法徹底消除。判別系統(tǒng)能否穩(wěn)定根據(jù)的是輸出電壓平均值波形。公式中的Uo指的是輸出電壓的開(kāi)關(guān)周期平均值。假設(shè)占空比在靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)D附近存在一個(gè)低頻、小擾動(dòng)，即：擾動(dòng)量PWM脈沖序列的寬度被低頻正弦信號(hào)所調(diào)制。輸出電壓也被低頻調(diào)制，即輸出電壓含有三個(gè)分量：直流分量、低頻調(diào)制小信號(hào)分量和開(kāi)關(guān)頻率分量。假設(shè)擾動(dòng)量的幅值足夠小，那么可用靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)處的切線替代實(shí)踐曲線，即：此時(shí)，有：輸出電壓的低頻小信號(hào)分量與擾動(dòng)量成正比，闡明具有了線性電路的特征。忽略紋波，研討小信號(hào)擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性，電力電子系統(tǒng)方可近似為線性系統(tǒng)。四、小信號(hào)線性模型的根本建立方法電力電子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析針對(duì)的是輸入/輸出電壓、輸入/輸出電流、占空比等變量中的低頻小信號(hào)分量。小信號(hào)模型是指低頻小信號(hào)分量作用下，電力電子變換器的等效模型。如何才干有效提取出各電量中的小信號(hào)分量？變量=直流分量+低頻小信號(hào)分量+開(kāi)關(guān)頻率紋波分量=形狀平均值+開(kāi)關(guān)頻率紋波分量第1步.求各變量的開(kāi)關(guān)周期平均值，以濾除開(kāi)關(guān)頻率紋波分量。第2步.分別擾動(dòng)，以濾除直流分量。1.根本思緒2.形狀平均形狀平均值：形狀變量在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的平均值。形狀平均可以濾除信號(hào)中的開(kāi)關(guān)頻率分量。低頻分量的頻率越小，那么形狀平均值越接近于小信號(hào)分量+直流分量。電感電流電容電壓形狀2:(t+dTs~t+Ts)3.直接建模法——解析法用直接建模法，建立CCM時(shí)Boost變換器的小信號(hào)模型。第1步.形狀平均形狀1:(t~t+dTs)假設(shè)變換器的形狀變量〔電容電壓和電感電流〕的開(kāi)關(guān)頻率紋波很小，忽略不計(jì)，那么：假設(shè)擾動(dòng)頻率足夠低，在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，平均值接近于直流分量，近似不變，那么：瞬時(shí)值平均變量的形狀方程〔或形狀平均方程〕：Tips:形狀方程的簡(jiǎn)易求法第2步.分別擾動(dòng)各平均變量和控制量d都包含了直流分量和低頻小信號(hào)分量，為大信號(hào)模型。大信號(hào)模型假設(shè)要得出低頻小信號(hào)模型，需求將直流分量和低頻小信號(hào)擾動(dòng)進(jìn)展分別。令：那么形狀方程改寫(xiě)為：等式兩邊的直流項(xiàng)相等，交流項(xiàng)也相等。因此：靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)：交流小信號(hào)形狀方程為：小信號(hào)乘積項(xiàng)為非線性項(xiàng)，屬于二階微小量，將其從等式中去除，引起的誤差極小，且能將方程線性化。第3步.線性化小信號(hào)乘積項(xiàng)小信號(hào)解析模型建立DC/DC變換器的小信號(hào)模型的三步走：低頻假設(shè)小紋波假設(shè)小信號(hào)假設(shè)總結(jié)1、形狀平均；2、分別擾動(dòng)；3、線性化。建立小信號(hào)模型的前提3.利用小信號(hào)解析模型求取傳送函數(shù)第1步.拉普拉斯變換設(shè)各形狀變量的初值為零小信號(hào)建模的目的：研討占空比、輸入電壓的低頻小擾動(dòng)對(duì)DC/DC變換器中的電壓、電流穩(wěn)定性的影響。第2步.根據(jù)S域形狀方程求取傳送函數(shù)①輸入到輸出的傳送函數(shù)②控制到輸出的傳送函數(shù)④開(kāi)環(huán)輸入阻抗③控制到電感電流的傳送函數(shù)4.小信號(hào)電路模型①電感回路的小信號(hào)電路模型②電容回路的小信號(hào)電路模型③CCM時(shí)Boost變換器的小信號(hào)電路模型理想變壓器5.利用小信號(hào)電路模型求取傳送函數(shù)①輸入到輸出的傳送函數(shù)②控制到輸出的傳送函數(shù)③開(kāi)環(huán)輸入阻抗6.開(kāi)關(guān)元件平均模型法開(kāi)關(guān)元件線性定常電路電力電子系統(tǒng)的非線性源自于開(kāi)關(guān)元件。假設(shè)能將開(kāi)關(guān)元件線性化，那么可得出電力電子系統(tǒng)的線性化模型。用開(kāi)關(guān)元件平均法，建立CCM時(shí)Boost變換器的小信號(hào)模型。第1步.求開(kāi)關(guān)元件平均變量等效電路形狀2:(t+dTs~t+Ts)形狀1:(t~t+dTs)開(kāi)關(guān)元件平均化，就是將其用形狀變量平均值控制的受控源來(lái)表示。電力電子系統(tǒng)中的其他元件為線性元件，因此平均化前后不發(fā)生任何變化。開(kāi)關(guān)元件平均變量等效電路第2、3步.分別擾動(dòng)、線性化令：二階微小量交流小信號(hào)等效電路直流等效電路用開(kāi)關(guān)元件平均模型法得到的CCM時(shí)Boost變換器的小信號(hào)等效電路，求取傳送函數(shù)。①輸入到輸出的傳送函數(shù)②控制到輸出的傳送函數(shù)③開(kāi)環(huán)輸入阻抗五、脈寬調(diào)制器的傳送函數(shù)電力電子系統(tǒng)經(jīng)過(guò)調(diào)理開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出控制。PWM調(diào)制器的作用：將補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)