Control Design Techniques in Power Electronics Devices
本帖最后由 windenergy 于 2009-12-27 03:33 编辑Part I Modelling
2 Modelling of DC-to-DC Power Converters . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2 The Buck Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2.1 Model of the Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.2.2 Normalization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2.3 Equilibrium Point and Static Transfer Function . . . . . . . 16
2.2.4 A Buck Converter Prototype . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3 The Boost Converter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3.1 Model of the Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3.2 Normalization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3.3 Equilibrium Point and Static Transfer Function . . . . . . . 23
2.3.4 Alternative Model of the Boost Converter . . . . . . . . . . . . 24
2.3.5 A Boost Converter Prototype . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.4 The Buck-Boost Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.4.1 Model of the Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.4.2 Normalization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.4.3 Equilibrium Point and Static Transfer Function . . . . . . . 29
2.4.4 A Buck-Boost Converter Prototype . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.5 The Non-inverting Buck-Boost Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Part II Controller Design Methods
3 Sliding Mode Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.2 Variable Structure Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.2.1 Control of Single Switch Regulated Systems . . . . . . . . . . 62
3.2.2 Sliding Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.2.3 Notation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.2.4 Equivalent Control and the Ideal Sliding Dynamics . . . . 65
3.2.5 Accessibility of the Sliding Surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.2.6 Invariance Conditions for Matched Perturbations . . . . . . 69
3.3 Control of the Boost Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.3.1 Direct Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.3.2 Indirect Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.3.3 Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.3.4 Experimental Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.4 Control of the Buck-Boost Converter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Part III Applications
6 DC-to-AC Power Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
6.2 Nominal Trajectories in DC-to-AC Power Conversion . . . . . . . . 363
6.2.1 The Buck Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
6.2.2 Two-Sided Σ − Δ Modulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
6.2.3 The Boost Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
6.2.4 The Buck-Boost Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
6.3 An Approximate Linearization Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371
6.3.1 The Boost Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371
6.3.2 The Buck-Boost Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373
6.4 A Flatness Based Approach. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
6.4.1 The Double Bridge Buck Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
6.4.2 The Boost Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
6.4.3 The Buck-Boost Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
6.5 A Sliding Mode Control Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
6.5.1 The Boost Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
6.5.2 A Feasible Indirect Input Current Tracking Approach . . 378
6.6 Exact Tracking Error Dynamics Passive Output Feedback
Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380
6.6.1 The Double Bridge Buck Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380
6.6.2 The Boost Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
6.6.3 The Buck-Boost Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
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