SWISS整流器的自适应反步控制及双输出拓扑研究

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随着电力电子设备被大量接入到电网之中,谐波和无功污染等问题也随之而来。为了从根本上抑制用电装置的谐波,功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)技术逐渐成为研究热点。SWISS整流器是一种三相降压型PFC拓扑电路,具有效率高、拓扑结构可靠和控制易实现等优点。本文围绕SWISS整流器开展研究工作,对其非线性控制策略和拓扑结构的改进深入研究。首先,从PFC功能和稳态输出特性两个方面对SWISS整流器的基本工作原理进行分析,并以此为基础建立SWISS整流器的状态空间平均模型,再进一步分析推导其等效电路模型,为后续控制策略的研究和拓扑结构的改进奠定基础,并在Simulink中对SWISS整流器的工作原理进行仿真验证。其次,针对PI控制SWISS整流器的动态抗扰动性能较弱的问题,以SWISS整流器等效电路的状态方程为基础,结合自适应反步控制的基本原理,设计SWISS整流器以负载为系统不确定性参数的自适应反步控制器,并对其稳定性进行证明。仿真对比分析结果表明,相较于传统双闭环PI控制,自适应反步控制的SIWSS整流器具有更优越的稳态输出特性和抗负载突变扰动等动态响应性能。并通过实验测试验证仿真结果的正确性和自适应反步控制策略的有效性。最后,为了实现SWISS整流器能够同时输出两路不同电压等级的直流电压,将单电感多路输出结构应用于SWISS整流器后级,改进得到单电感双输出SWISS整流器拓扑,进一步研究分析其工作原理并建立等效电路模型。针对单电感双输出结构两输出支路之间存在的交叉耦合影响,建立单电感双输出SWISS整流器等效电路的小信号模型,然后对调制差/共模电压信号及电流控制模式能够降低交叉耦合影响进行理论分析,并以此对SWISS整流器的传统双闭环PI控制进一步改进,得到单电感双输出SWISS整流器的差模电压型-共模电流型控制策略。通过仿真分析和实验测试对单电感双输出SWISS整流器拓扑的可行性及其控制策略的有效性进行验证。
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