基于自适应推理控制的大功率开关电源应用研究

【摘要】：近年来，随着大功率桥式全控型变换器应用技术的不断成熟，大功率采煤机组及运输设备不断应用，大大增加了对大功率开关电源的需求。然而，由于特殊的开采空间和煤层结构使得煤矿井下环境十分恶劣，致使供电网络结构复杂，供电负荷种类繁多，因此对大功率开关电源的性能提出了更高的要求。针对煤矿井下独特的环境，结合大功率开关电源输出可测而扰动不可测的问题，提出一种自适应推理控制策略。 本文总结了大功率开关电源的现状，分析了未来的发展趋势，并阐述了开关电源控制技术，给出大功率开关电源的设计思想。通过对比几种典型的拓扑结构，选择滞后桥臂串联二极管的移相全桥ZVZCS软开关电路，并分析其拓扑结构在半周内的6种工作模式。根据理论计算得到电路中重要元器件参数，并结合经验选择，选用IGBT功率开关器件设计功率主电路，并采用高频变压器，通过全波电路整流传输功率。对移相全桥ZVZCS变换器进行小信号建模，得到控制输出传递函数，综合自适应控制和推理控制，提出自适应推理控制方案，解决大功率开关电源负荷扰动不可测的建模复杂的问题，获得稳定的电压输出。 在MATLAB仿真平台上搭建大功率开关电源系统的仿真模型，并分别采用PI控制器、推理控制器、自适应推理控制器，进行相关仿真实验。仿真结果可以验证本设计方案的可行性：主电路参数设计合理，满足设计要求，自适应推理控制设计方法在抗干扰性能方面具有很好的控制效果。