基于PIDNN的降壓三電平直流變換器的控制策略研究.pdf

1、基于PIDNN的降壓三電平直流變換器的控制策略研究重慶大學碩士學位論文（專業(yè)學位）學生姓名：楊宇指導教師：王智慧副教授兼職導師：李聃高工學位類別：工程碩士（控制工程領域）重慶大學自動化學院二O一六年四月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要多電平變換器具有開關管電壓應力低、輸出電壓諧波小、容量大等優(yōu)點，被廣泛應用并得到快速發(fā)展。三電平直流變換器是多電平變換器中應用最為廣泛的一種，相對于其他多電平變換器，其優(yōu)勢在于采用最少的開關管最大程度地降

2、低了開關管的電壓應力，而且在降低開關管電壓應力的同時改善了輸出性能，減小了輸出濾波器體積，提高系統(tǒng)的動態(tài)特性，非常適用于要求中大功率而系統(tǒng)又不過于復雜的應用場合。然而在實際工程應用中，控制電路、驅(qū)動電路以及各個開關管之間的參數(shù)都不可能完全一致，從而導致各個開關管的導通關斷時間不相等，系統(tǒng)參數(shù)變化以及負載突變等都有可能導致飛跨電容電壓不穩(wěn)定，從而導致開關管電壓應力不相等，損壞電容及開關器件，三電平波形也不對稱，失去其基本優(yōu)勢。因此，為了確

3、保三電平變換器正常工作，必須對飛跨電容的電壓采取一定的控制措施。三電平變換器的輸出電壓與飛跨電容電壓之間存在強耦合的關系，而且其中存在開關變換，屬于非線性系統(tǒng)，如何高效穩(wěn)定地控制飛跨電容電壓和輸出電壓是系統(tǒng)設計成敗的關鍵。PID控制器結(jié)構(gòu)原理簡單穩(wěn)定精度高可靠性能好等優(yōu)點，目前在很多方面都有著廣泛的應用，但是PID控制器必須依賴于精確的數(shù)學模型，然后調(diào)整出合適的PID控制器參數(shù)才能發(fā)揮出其優(yōu)點。人工神經(jīng)元網(wǎng)絡是由大量簡單的神經(jīng)元按照一定

4、的連接方式形成的仿生智能網(wǎng)，具有本質(zhì)的非線性，多層神經(jīng)元網(wǎng)絡具有逼近任意函數(shù)的能力，對系統(tǒng)的控制不依賴于被控對象的數(shù)學模型、對被控對象的非線性具有天然的自適應能力，非常適合應用于三電平開關變換器中飛跨電容電壓以及輸出電壓的控制。因此，將PID控制作為基本單元融合進入神經(jīng)元網(wǎng)絡，得到PID神經(jīng)元網(wǎng)絡（ProptionalIntegralDerivativeNeuralwk，PIDNN）控制器，兼顧神經(jīng)網(wǎng)絡和PID控制器的優(yōu)點，既具有PID

5、控制器的優(yōu)點，同時可以自動補償非線性系統(tǒng)在模型階次、參數(shù)和輸入信號等方面的變化，對被控對象具有非常好的適應性，非常適用于對降壓三電平變換器的控制，增強其魯棒性的同時提高了其控制性能。本文詳細分析了降壓三電平直流變換器的基本工作原理及其性能優(yōu)點，給出了PIDNN控制器的工作原理，并針對文中的降壓三電平直流變換器，設計出了PIDNN控制器，對具有強耦合性的輸出電壓和飛跨電容電壓進行控制。在理論研究的基礎上，對所設計的控制器進行仿真試驗并對結(jié)