关键词:
航空静止变流器
Z源逆变器
高阶微分器
特征模型
自适应控制
控制器设计
摘要:
航空静止变流器作为飞机的二次电源,具有重量体积小、效率高以及功率密度高等优点,其主要作用是将飞机发电机或蓄电池的直流电能转换为115V/400Hz交流电供机载设备使用。针对传统航空静止变流器两级结构造成的系统复杂性增大以及存在死区的问题,提出基于Z源拓扑的逆变器。Z源逆变器不存在桥臂直通问题,提升了系统可靠性。在此基础上,基于高阶微分器和特征模型对其控制策略展开研究,提出了两种控制器,并进行了仿真对比实验和分析。主要工作内容如下:首先,介绍了课题研究背景,阐述了航空静止变流器的常用控制方法,设计了Z源逆变器的系统参数,在此基础上推导了Z源逆变器的数学模型。其次,针对Z源逆变器数学模型所体现出来的高阶特性,提出采用高阶微分器来提取系统的各阶微分信息,并以此为基础,设计了Z源逆变器的高阶微分反馈控制系统,通过数学分析的方式验证了系统的稳定性。然后,介绍了特征模型的基本思想,给出了一类线性定常系统的特征建模方法,并推导了Z源逆变器的特征模型。理论分析和仿真验证实验表明,当采样时间足够小时,特征模型的输出和系统的真实输出等价,验证了特征模型的有效性。设计了基于特征模型的自适应控制策略,对其稳定性进行了验证。最后,搭建了Z源逆变器控制系统仿真模型,对其控制策略进行仿真验证,通过仿真结果可知,Z源逆变器在采用本文所提的控制策略时具有更好的稳态和动态性能。