隔离型AC/DC变换器系统控制方法的研究

作     者：徐寅哲 

作者单位：北方工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘丛伟;李子欣

授予年度：2022年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：AC/DC变换器 矩阵变换器 控制策略 模型预测 

摘      要：隔离型AC/DC变换器能够灵活的转换能量,具有高效率、高功率密度、能量可以双向传输等优点,因此该拓扑结构从提出后很快成为电力电子领域的研究热点。由于其拓扑复杂,使其控制难度增加,对此本文提出模型预测控制策略。本文首先对隔离型AC/DC变换器的电路结构进行详细的介绍,随后深入解读工作原理,对前级3-1矩阵变换器和后级H桥电路的开关状态以及前后级电路间的协调方法进行了分析,同时对换流策略进行介绍并分析软开关特性。随后对网侧电流间接控制与网侧电流直接控制两种传统的控制方法进行介绍,两种控制方法均使用PI控制器进行控制。因为PI控制器的局限性,提出了一种新的控制策略,将模型预测的思想运用在隔离型AC/DC变换器,针对外移相角与调制系数分别搭建预测模型,使隔离型AC/DC变换器的动态响应速度得到提升。为了进一步提升稳态性能与控制性能,针对模型预测控制使用了动态分组寻优的方法,降低计算次数并在误差较小时限制控制量的波动,进而提升稳态特性。为了证明所提出的模型预测控制更有优越性,运用MATLAB平台搭建仿真进行对比验证,证明其动态特性相比两种网侧电流控制更加优秀。最后搭建实验平台,对模型预测控制与PI控制进行实验对比,进一步验证了模型预测控制的优越性。