开题报告-中国石油大学

博士学位论文文献综述及开题报告课题名称基于Boost型电路变换器的优化控制研究学号2013315003姓名谭程学院地球物理与信息工程学院学科专业控制理论与控制工程指导教师梁志珊教授I完成时间：2014年8月日

目录目录 II第一部分文献综述 11前言 12单相Boost型DC/DC直流变换器研究进展 12.1整数阶单相Boost型DC/DC研究进展 12.1.1整数阶Boost型DC/DC变换器的模型研究 12.1.2整数阶单相Boost型DC/DC变化器的控制方法研究进展 32.2分数阶单相Boost型DC/DC研究进展 73三相Boost型AC/DC变换器研究进展 73.1三相电压型PWM整流器 73.2三相电压型PWM整流器建模研究进展 83.3三相电压型PWM整流器控制策略研究进展 83.3.1传统的线性/非线性控制方法 93.3.2现代的非线性控制方法 133.3.3智能控制 18参考文献 20第二部分开题报告 11选题依据 11.1课题背景及研究意义 11.2国内外研究现状 21.2.1裕量设计研究进展 21.2.2工艺与控制集成设计研究进展 31.2.3催化裂化建模与控制研究进展 42研究内容、研究目标及拟解决的关键问题 52.1研究内容 52.2研究目标 92.3拟解决的关键问题 93拟采取的研究方案及可行性分析 103.1拟采取的研究方案 103.2可行性分析 114创新点 115研究计划及预期成果 11参考文献 13《周期可调参量型化工过程工艺与控制集成设计研究》文献综述PAGE2第一部分文献综述1前言随着传统化石能源的日益枯竭，人类生存环境承受着巨大压力。这一现状给新能源的发展带来了诸多机遇与挑战。风能、太阳能、燃料电池等可再生能源的研究及应用已经越来越受到人们的广泛关注。根据这些能源的分散性、多样性和随机性，合理选择、开发、利用多种可再生能源分布式功能系统，构成微电网，实现独立或者并网运行，是高效利用可再生能源发电的重要方向。由于燃料电池输出特性较软，以及考虑到太阳能和风能发电容易受到光照、风速等条件限制，整个微电网系统需要能量缓冲单元（比如蓄电池储能、超级电容器储能、飞轮储能等）用以协调能源和负载间的供需平衡，实现微电网的优化运行。当新能源混合发电系统应用在独立发电场合，即孤网运行或独立运行，连接在中间直流母线上的多个功能系统可以组建成一个直流微电网。直流微电网简化了整个新能源混合发电系统的结构和实现，适应性较强，应用范围广，经过接口变换器直接为直流负载供电，也可以通过额外的直流-交流（DC/AC）变换器给交流负载供电或实现并网。混合蓄能修井机就是一个典型的直流微网系统，其端口设备是以Boost型电路为基础的DC/DC变换器和AC/DC整流器。因此，研究增强端口设备运行的稳定性及提高其动态响应能力对直流微网系统的优化具有重要意义。2单相Boost型DC/DC直流变换器研究进展2.1整数阶单相Boost型DC/DC研究进展2.1.1整数阶Boost型DC/DC变换器的模型研究BoostDC/DC变换器是一种升压变换器，是电力电子变换器最基本的类型之一，广泛应用于各种升压场合。它的电感是在输入端，输出电压必须高于输入电压。最基本的单相BoostDC/DC变换器如下图2.1所示。图2.1单相BoostDC/DC变换器DC/DC开关变换器具有成本低、可靠性高、结构简单等特点。在很长一段时期内，对DC/DC变换器是基于电路工作波形进行研究的。波形分析法是在工作周期内对变换器状态变量进行微观分析，是进行变换器拓扑结构分析的基本方法。该方法主要依靠改变电路结构、更换高性能元器件的方法来提高变换器效率，这无疑将增加电路的复杂性、提高电路成本。随着控制方法研究的兴起，人们开始对变换器建立数学模型并在所建立的数学模型的基础上借助各种控制方法进行控制器的设计。作为一个完整的控制系统，能够准确描述物理对象的数学模型和先进的控制器是缺一不可的。DC/DC变换器系统本身的非线性特性[1]增加了数学建模的难度。一般来讲，开关变换器的建模方法分为两类：—类为数字仿真法[2]，一类为解析建模法[3]。数字仿真法是利用各种算法对变换器各状态值进行数值运算从而得到某些特性数值解的方法。该方法可以对变换器电路进行全面地分析，因此在设计和调试中都起着重要的作用，但该法所得到的模型物理概念不明确，很难提供有关电路工作机制的信息，并且计算量大，因此很难在工程实际中得到广泛应用。解析建模法是利用解析式来描述开关变换器电路工作特性的建模方法，该方法得出的模型是针对具体开关变换器电路的数学解析式，模型简单明了，物理概念清晰，是经常运用的一类建模方法。较常用的建模方法[4-9]包括基本小信号建模法、状态空间平均法、开关元件平均法、开关工作波形平均法和符号法等，近年来有学者提出用切换控制的方法建立切换模型。本文所设计的控制器都是在状态空间平均模型的基础上设计得到的。功率开关器件周期性的开和关，使DC-DC开关变换器成为周期性的变结构系统。在一个开关周期内，分别对开关器件开或关时的系统建模，如果RLC元件是线性的，则电路为线性电路，进而所得到的数学模型也是线性的并且不是一组而是两组或者两组以上，分别为描述开关器件关断时和导通时电路的工作。为了得到描述开关变换器在整个开关周期内统一的状态空间模型，1976年由MiddlebrookR.D.等学者提出了状态空间平均法[10]。状态空间平均法一直是国际公认的PWMDC/DC变换器的主要建模和分析方法，其实质为：根据由线性RLC元件、独立电源和周期性开关组成的原始网络，以电容电压、电感电流为状态变量，按照功率开关器件的‘on’和‘off’两种状态，利用时间平均技术，得到一个周期内平均状态变量，将一个非线性、时变、开关电路转变为一个等效的线性、时不变、连续电路，从而可对DC/DC开关变换器进行大信号瞬态分析，并可决定其小信号传递函数，建立状态空间平均模型。状态空间平均法是通过对PWM型DC/DC开关变换器的状态变量进行平均和线性化处理，得到解析结果的通用分析方法，适用于稳态和动态小信号的解析分析。但状态空间平均法在进行状态空间平均变换处理时要求开关变换器的开关频率远远大于电路特征频率且状态方程中输入变量为常数或缓慢变化量，只能用在扰动频率比开关频率低很多的情况，不适用于谐振变换器。当变换器有更多的开关状态、含有更多的电容和电感动态元件时，状态空间平均法需要进行大量的运算，建模过程复杂，分析繁琐。目前，该方法主要用以分析理想PWM开关变换器。PWM型DC-DC变换器是一个强非线性离散系统。系统主要特点如下：(1)开关器件在一个周期中既工作在饱和区又工作在截止区，系统在时间段和时间段内都是线性的，即系统是按时间分段线性的、时变的。(2)由于外部瞬态或持续扰动，会引起变换器工作状态参数的非线性变化。(3)脉宽调制器具有饱和非线性，系统在工作时导通比有上限和下限，即，一旦达到或即保持不变。(4)系统是离散系统，其控制部分有脉宽调制器，它在每一个开关周期内，通过驱动器控制晶间管通断一次，控制是不连续的。以上特点说明，DC/DC变换器动态特性解析的分析方法较为复杂，阻碍了对含这类变换器的动态分析和设计。这些都是因为DC-DC变换器是一个强非线性离散系统，且参数是时变的，控制是不连续的和非线性的，采用传统的控制方法，则要求有精确的控制模型，并存在抗干扰性能差、输出波纹大、对参数的变化敏感，导致系统性能恶化的不足。从而对我们的控制策略提出了重大挑战。2.1.2整数阶单相Boost型DC/DC变化器的控制方法研究进展近年来，开关型功率调节器已发展成轻型、高效的直流电源。在各种类型的DC/DC变换器中，PWM型DC/DC变换器结构种类多，发展快，技术领先，便于实现，构成了最大的一类。尽管以往对开关电源做了大量的研究工作，但是在DC/DC变换器的控制方面，只是最近几年才有较集中的研究。这主要有两方面的原因[11]：（1）长期以来缺少能方便地应用于控制系统设计的大信号模型；（2）常规的线性系统控制方法对幵关变换器的控制无法取得满意的效果，而系统要求的快速性又使得复杂的算法难以实现。然而随着现代控制理论的发展和实现方法的改进，这方面的研究工作已经取得了很大进展。状态空间平均模型的提出较好地解决了PWM型DC/DC变换器的稳态和动态低频小信号的分析问题。80年代中期，PWM型DC/DC开关变换器的闭环控制取得了两个重要的进步即电压前馈控制和电流程控控制。很多控制理论研究者致力于发展更精确的非线性模型及其它高性能控制器，在DC/DC开关变换器的建模和控制方法的研究上有了长足的进步[12]。现在大都采用状态反馈的方法，如基于双线性大信号模型的状态反馈控制器、带非线性前馈的线性二次型调节器、带参数辨识的自适应状态反馈控制器、变结构控制、基于输入输出线性化的自适应控制器等，都取得了不错的控制效果。所有这一切都使DC/DC变换器的控制研究进入了一个親新的阶段，下面将对这些DC/DC变换器的控制方法进行简要的介绍。(1)双线性理论双线性理论属于非线性理论范畴，对于DC/DC开关变换器这种强非线性对象来说，其双线性模型的标准形式可以写成以下形式：(1.1)式(1.1)中：为的行向量，而、则分别是变换器在导通和关断期间模型的状态转移矩阵。对于传统的低频小信号线性化模型的状态方程为：(1.2)比较式(1.1)和式(1.2)可以看出，双线性模型比低频小信号线性化模型保留了一个非线性项，因此具有更大的适用范围，但是这种控制方案同样没有考虑输入扰动的影响，若考虑输入扰动的影响，分析将变得十分复杂，因此，这种控制方案对DC/DC幵关变换器特性的改进效果也是不尽理想的。文献[13]建立了DC/DC变换器的双线性模型，并在此基础上依照控制目的进行合适的变形，给出了通过构造李亚普诺夫函数的方法得到控制律的一般步骤。文献[14]给出了一种比较新颖的基于双线性理论的Boost变换器的控制策略。该控制系统对负载扰动具有较强的抗扰能力，但是这种控制方案没有考虑输入电压扰动的影响，若考虑输入电压扰动，分析将变得十分复杂。(2)自适应控制传统的非自适应反馈控制律的设计依赖于电路的额定参数。但系统参数往往是不精确和变化的。如输入电压的非线性衰减以及波动干扰，电容电感寄存电阻的忽略，负载的不确定性容易造成控制器参数和实际参数不匹配，从而导致系统性能的恶化。而且，尽管PWM的开关频率通常很高，但是实际上它对变换器的控制仍是不连续的，使用连续的占空比合成器代替实际离散的PWM控制器，系统的实际行为必然会受到有限开关频率的限制，不会与预测的连续平均行为相同，而自适应控制可以有效地克服上述两类建模误差。自适应控制是按照“不确定性等价原理”，先按照理想情况设计，同时控制器参数通过设计参数更新律实现在线更新，因此能同时保证稳定性和精确性的要求，对电路参数、输入电压和负载的扰动具有强抗干扰能力。自适应控制一般不是单独使用的，而是把自适应控制方法与别的控制方法相结合，起到辅助的作用。与自适应相结合的控制方法在DC/DC变换器控制中的应用更为广泛，文献[15-17]中采用的是基于滑模的自适应控制，文献[18,19]是反步法与自适应相结合，文献[20,21]讲述了自适应前馈与反馈的变换器控制。上述文献中都给出了空间平均模型的占空比合成器和参数更新律的表达式。该参数更新律可以实时更新所有模型参数，在线调节占空比合成器的参数。系统对电路参数、输入电压和负载的扰动具有很强抗干扰能力。但是由于DC/DC变换器的高开关频率，实时性是这些控制方案实现的主要难点。(3)鲁棒控制鲁棒控制是处理外加干扰和不确定性模型的有力工具，其对控制对象的模型精度要求不高，且能有效地克服外界扰动。DC/DC开关变换器的线性化小信号模型是基于某一特定工作状态的，其模型参数和结构依赖于变换器的电路参数、输入电压、负载以及变换器工作方式。模型结构的改变主要是因为变换器的连续和非连续两种工作方式的存在。鲁棒控制的基本思想是，通常情况下，可以直接将输入和负载扰动看作是对非线性化小信号模型的扰动信号，从灵敏度最小化的角度出发，将控制的设计转变为标准的H∞控制问题[22]。仍然采用传统的线性化小信号模型，工作状态对模型参数和结构的影响可以分别看作是模型的结构不确定性和非结构性不确定性[23]。1982年Doyle提出的结构奇异值理论（又称为理论）近年来受到重视。它是把系统的确定部分和摄动部分进行关联重构，以隔离所有摄动，转而处理块对角有界摄动问题，该方法将鲁棒性能问题转换为鲁棒稳定性问题，很好的补充了控制的不足。结构奇异值理论也被应用于DC/DC变换器的控制，来处理结构不确定问题。与其它控制方案相比，其控制器形式简单，可以由模拟控制器来实现。(4)滑模变结构控制变结构理论[24,25]，由前苏联学者欧曼尔杨诺夫(S.V.Emelyanov)，尤特金(V.I.utkin)于20世纪50年代提出，发展至今已成为控制理论的一个重要分支。变结构控制适用于线性系统、非线性系统、离散系统和高阶系统。变结构控制系统对控制对象的模型误差、对象参数的变化以及外部干扰有极佳的不敏感性，因此其鲁棒性很好。滑模变结构控制[26]应用于DC/DC变换器的基本思想就是利用DC/DC开关变换器在导通和关断期间状态各不相同，通过合理的选择切换面，寻求一个控制集使系统在较短的时间内到达切换面，并且在满足渐近稳定的同时，具有良好的动态品质。通过合理的选择切换面和控制集就可以获得良好的静动态特性，并对参数摄动及外界干扰具有强鲁棒性，电路实现简单。然而变结构控制的主要缺点是开关频率不固定，输出纹波较大，对滤波器的设计要求较高，同时参数的选择和设计有一定难度。目前国内外学者及研究人员在该领域的研究工作主要在于解决以上缺陷，以便将滑模变结构控制更好地应用于DC/DC开关变换器中，使其达到更理想的控制效果[27]。(5)智能控制控制系统的传统设计方法依赖于系统数学模型和参数的显式描述。但对象模型常常是未知的或难以定义的，即使模型是已知的，而参数却是不确定的或变化的。不同的自适应理论，如自校正调节(STR)、模型参考自适应(MRAC)、滑模控制(SMC)都设法克服这一类问题。但由此所得到的控制器往往复杂且难以实现。人工智能(AI)，包括专家系统、模糊逻辑和神经网络，为解决这类问题提供了新的、强有力的工具。近年来，模糊逻辑在DC/DC变换器的控制方面有了较多的实际应用[28-30]。即用语言描述和规则的形式来直接表达操作人员、设计人员和研究人员的直觉和经验，在不需要建模的情况下直接控制系统。尽管模糊控制的优点很突出，但仍然有一些不足，其主要的缺点是缺乏分析和设计控制系统的方法，且模糊规则库的设计和实现相当困难，近年来出现的模糊神经网络(FNN)技术结合了神经网络和模糊控制的优点，采用神经网络的学习功能来优化规则库的推导过程，从而弥补模糊控制的不足。(6)无源性控制无源性控制起源于网络理论和其他的物理分支学科，现已成为控制系统设计的重要方法之一。该方法抛开被控对象繁琐的结构和物理概念，通过配置系统能量耗散方程中的无功力迫使系统总能量跟踪预期的能量函数，并使得系统的状态变量渐近收敛至参考值。利用无源性方法设计控制器时，不像反馈线性化方法那样抵消所有的非线性因素，从而可以避免复杂的控制规律，设计过程简单、易于实现，如今在非线性系统的稳定性和控制系统的设计等方面都有广泛的应用。另外，无源性控制方法与其他非线性控制策略的结合应用也得到了广泛的研究和讨论[31]，并在仿真实验中取得到了良好的效果。在电力电子学的应用方面[32,33]，无源性控制还在起步的阶段，特别在工程实验应用方面尚需进一步研究和讨论。(7)混杂控制混杂动态系统(HybridDynamicSystem)的概念是在1986年的《对于控制的挑战一一集体的观点》会议报告上第一次正式提出的。混杂系统是指由离散时间动态系统与连续时间动态系统相互混合，相互作用。切换系统就是一种典型的混杂系统，通常它是由切换规则和一系列子系统构成。其中子系统可稳可不稳，切换规则可能是固定不变的，也可能是随机的。因此，有关切换系统稳定性问题是非常复杂的。在切换系统中：即使每个子系统都是不稳定的，通过构造切换规则，可以使整个系统稳定；相反即使每个子系统都是稳定的，若切换规则选取不当，整个系统也可能不稳定。DC/DC变换器通过功率开关器件的开关操作使得该类系统中既含有连续变化的非线性动态过程，又含有离散变量，是一类典型的混杂系统，切换线性系统[34]。近年来，混杂系统尤其是切换系统理论发展的十分迅速，其概念、理论已引入到电力电子系统的研究中，文献[35,36]介绍了一些关于切换控制在DC/DC变换器控制问题中的研究。2.2分数阶单相Boost型DC/DC研究进展近些年，对实际电容和实际电感的数学建模研究的研究结果表明：实际电容和实际电感在本质上均是分数阶的，须建立相应的分数阶模型来描述实际电容和实际电感的电特性[37-42]，Jonscher[37]指出：整数阶电容在实际中并不存在，这主要是由于构成电容的电介质材料展示出分数阶特性，导致整数阶电容的容抗形式违反了因果关系[38]。Westerlund等人于1994年通过实验测定出在不同电介质情况下分数阶电容的阶数[39]。此外，Westerlund指出实际电感在本质上也是分数阶的[40]。而Petras[41]采用分数阶电容和分数阶电感设计了分数阶蔡氏电路，其电路实验结果与仿真结果一致，从而进一步证实了实际电容和实际电感的分数阶特性。特别值得一提的是，Jesus等通过选择具有不同分形结构的电极表面面积不同电解液制造出了具有0.59阶0.42阶等不同阶数的分数阶电容[42]。在开关变换器中，电感和电容是不可或缺的重要电路元件，它们除了承担着电能的存储和传输，还有着滤波的功能。一直以来，在认为实际电容和实际电感在本质上是整数阶事实的前提下，建立了开关功率成变换器的整数阶数学模型，并在此基础上采用离散建模法或状态平均建模法分析开关功率变换器的动力学行为[43,44]。然而，实际电容和实际电感在本质上是分数阶的事实导致采用整数阶模型描述开关功率变换器是不够精确的，也是与开关功率变换器的分数阶本质相违背的。Ahmad[45]分析了分数阶电容对功率因数校正变换器的影响。Martinez等人[46]对Buck-Boost变换器的分数阶模型的建立进行了初步的研究，遗憾的是，文献[45,46]都没有考虑实际电感在本质上也是分数阶的。文献[47,48]鉴于电感和电容本质上都是分数阶的事实,对工作在电感电流连续模式（continuousconductionmode,简记为CCM）下和工作在电感电流断续模式（discontinuousconductionmode,简记为DCM）下的Boost变换器，建立了分数阶数学模型和分数阶状态平均模型，并进行了相应的分析。3三相Boost型AC/DC变换器研究进展3.1三相电压型PWM整流器整流器经历了不可控整流、相控整流和PWM整流三个阶段的发展，其中前两种整流存在交流侧输入电流畸变严重、网侧功率因数较低等问题，而PWM整流器克服了这些缺点，它是一种高效、可靠、绿色的电能变换器，具有双向的功率流动、低畸变率且正弦化的输入电流、单位或可调的功率因数、可调的直流电压等特点。因此PWM整流器得到了广泛的应用。根据直流侧电源类型，PWM整流器可分为电压源型整流器(VSR)、电流源型整流器(CSR)和Z源整流器(ZSR)。由于VSR的结构简单、储能效率高、损耗较低、动态响应快、控制方便。因此VSR一直是PWM整流器研究和应用的重点。三相电压型（VSR）PWM整流器[49]也是一种BoosT类型的变换器，它属于AC/DC类型的变换器。在工作过程中，其输出侧直流电压始终高于输入侧交流电压的峰值，其拓扑结构如3.1所示。图3.1三相电压型PWM整流器3.2三相电压型PWM整流器建模研究进展PWM变换器及其控制策略研究是以PWM变换器的数学模型的建立为基础的。1976年，美国加州理工大学的R.D.Middlebrook和SlobodanCuk提出了空间状态平均法，这是电力电子学建模分析领域的一个重大突破。在此基础上，PWM变换器在基于坐标变换的连续以及离散状态下的动态数学模型被建立了出来，之后大量的学者及研究人员开始对PWM变换器从不同角度进行建模研究。ChunT.Rim等人将变压器在低频状态下的等效电路模型通过部分电路的旋转坐标方式应用到了PWM变换器中，并且分析了稳态和动态特性[50]。R.Wu等人将PWM变换器的时域模型系统化，进而高频和低频两种模型被分解出来，时域模型中的对应解也被求了出来[51]。之后，HengchunMao等人提出的小信号降阶模型在很大程度上使PWM变换器的建模和特性分析得到了化简[52]。3.3三相电压型PWM整流器控制策略研究进展目前三相VSR通常都采取直流电压、交流电流[53]或功率[54]双级环路结构控制方式，电压外环控制直流侧电压，维持直流母线电压的恒定，它的输出作为交流电流或功率内环的交流电流或功率指令，利用交流电流或功率内环快速、及时地调整交流侧的电流，抑制负载扰动影响，使实际交流电流能够快速跟踪交流电流指令，实现单位功率因数控制。在双环控制中，电压外环与电流或功率内环在速度上必须进行配合，外环要比内环慢得多。在三相电压型PWN整流器的双环控制方式中，电压外环仅需直流电压恒定，控制比较容易，一般采用PI算法即可，但电流内环需要输出稳定高质量的正弦波电流且与公共电网同压、同频、同相位，控制比较困难，因此提出的控制算法很多。按照电流内环的控制方式不同，其控制方式可分为传统的线性/非线性控制、现代的非线性控制和智能控制3大类。3.3.1传统的线性/非线性控制方法在交流小信号分析时，整流器被视为一个线性系统，可用成熟的线性控制理论的方法研究；由于整流器本质上是一个强非线性的动态系统，采用非线性控制技术才能使系统对参数变化和外来扰动具有鲁棒性和适应性。下面介绍几种传统的线性/非线性控制方法。(1)滞环电流控制[54]它是由ThomasAF.在1967年首次提出，并在电流内环采用这种滞环电流控制方式。双闭环系统将外环PI调节器的输出分别乘以与相电压同相位的正弦电压，得到一个指令正弦电流，将它与实际检测到的交流电流进行比较，两者的偏差作为滞环比较器的输入，通过滞环比较器产生控制主电路中开关通断的PWM信号，该PWM信号经驱动电路控制并网逆变器的相应开关器件通断，使实际电流追踪指定的电流的变化。滞环电流比较器集电流控制与PWM产生于一体，它兼有电流控制器和PWM产生作用。其控制结构简单，容易实现，电压利用率高，动态性能较好；当功率器件的开关频率很高时，电流响应快，可实时控制；不存在载波，输出电压中不含特定频率的谐波分量；若滞环的环宽固定，电流跟踪的误差范围是固定的；控制运算中未使用电路参数，对负载及电路参数变化不敏感，系统鲁棒性好，应用较广；但开关频率在一个工频周期内不固定，且随着系统运行条件的变化而变化，不能有效地控制开关器件的最高开关频率；谐波电流频谱随机分布，增加了滤波器设计困难；开关的损耗较大；对外界的电磁干扰也较大。因此，此法现己基本不采用。(2)三角载波比较法的控制[55]它是由WuRusong等在1990年提出，它采用由时钟定时控制的比较器代替滞环比较器，它是将指令电流与实际输出电流进行比较，两者的电流偏差通过PI调节后再与一个固定频率的三角载波比较，以产生PWM信号，因而实现固定的逆变器开关频率。其开关频率固定，很少产生噪声，开关消耗也较少；控制算法简便，物理意义清晰，实现方便；由于开关频率固定，网侧变压器及滤波电感设计容易；并网电流的闭环控制，提高了电流控制性能，增强了系统鲁棒性；随着功率器件开关频率的增加，控制性能得到改善；但必须存在电流偏差(相位延迟和幅值误差)才能产生PWM波，这种相位偏差对高性能驱动系统是有害的；电流跟随误差较大，软件实现较复杂；由于加入了PI调节环节，电流动态响应不如滞环比较法快。(3)静态PID控制及其改进[56]PID控制是通过比例、积分、微分算法来实现对被控对象的控制。由于其算法简单成熟、鲁棒性和可靠性较高、控制效果良好，因此，已广泛应用于PWM整流器控制，在三相静止abc坐标系下需要采用三个PID控制器。其控制策略的物理意义清晰，实现相对简单；算法简单明了，参数易于整定，设计过程不过分依赖系统参数，控制的适应性好，鲁棒性较强，可靠性高；但局限于线性定常系统，对于模型参数大范围变化且非线性较强系统，PID控制难以满足高精度、快响应的控制要求；由于反馈电流为交流输出电流的瞬时值，参考电流和输出电流间存在相位误差，对于交流正弦系统，PID调节不能够实现无静差控制，因此输出电流的稳态误差较大，不能及时跟踪正弦波给定电流。引入电网电压前馈控制可克服稳态误差问题，但也易引起电网的畸变。(4)同步矢量PID控制[57]为克服上面控制方法存在静差的缺点，目前整流器的内环一般都采用同步旋转pq坐标系下PI控制。先将三相静止坐标系的量转换成为两相旋转坐标量，这样可把对交流量的控制转变成对直流量的控制，然后采用两个PID运算，最后反变换转换为各相的控制量。该控制可分为基于电压定向(VOC)和基于虚拟磁链定向(VFOC)两种控制策略，其中VOC具有直接电流控制的动态响应快、稳态性能好、自身有限流保护能力等优点，还可以消除电流稳态误差，达到单位功率因数，因此应用十分广泛；VFOC虽然其算法复杂，但输入侧省去了电流传感器，控制回路中省去了两个电流调节器，简化了电路结构，优化了系统性能，具有良好的动态性能和高的功率因数。其在同步旋转坐标系下，交流电流分量变为直流分量，对直流量可以实现无静差控制，系统具有更好的稳态性能；在旋转坐标系下，更有利于有功电流和无功电流的独立控制；但模型上相互耦合，对控制的静、动态性能不利，为完全克服有功电流分量和无功电流分量之间交叉耦合电势的作用，实现完全解耦控制，可采用内模解耦控制方式；PI控制器的参数设计与选择要经过一系列的测试才能获得性能较优的参数。(5)比例谐振控制[58]PWM整流器内环电流的矢量控制需要经过多次坐标变换，且需要前馈解耦控制，因而系统结构复杂，实现困难。比例谐振控制(PRC)是1998年由SatoY.等提出，它可省去复杂的交直流变换，而是直接控制交流量，来达到消除稳态误差，使输入电流跟踪参考电流。PRC由比例调节器和谐振调节器组成，它在基频处增益无穷大，而在非基频处增益很小，因此，它可对频率为基频的正弦信号实现无静差跟踪控制。通过把基频设置为电网电压的基频，即可对网侧变换器电流进行PRC控制。其省去了两次坐标变换环节，且不需要设置前馈解耦，从而加快了动态响应过程，简化了系统结构，实现了静止坐标系电流的无静差控制；但控制器的设计不直接，需要经过一系列的测试。(6)线性状态反馈控制[59]它是以整流器的小信号线性化状态空间模型为基础，采用状态反馈来任意地配置闭环系统极点或设计最优二次型调节器，从而使整流器控制系统有良好的瞬态响应和较低的谐波畸变率。一般将状态反馈作为电流内环、再加上电压外环控制形成双环控制方案，利用状态反馈改善空载阻尼比小、动态特性差的不足，与外环共同实施对逆变器的波形校正。另外，也可不分开电压、电流控制，而是对整个系统进行闭环极点配置或设计最优二次型调节器。它需要事先离线算出各个静态工作点的状态空间模型及与之对应的反馈矩阵，然后存入存储器。工作时，还要检测负载电流或等效负载电阻以确定当前的工作点，然后查表读取相应的反馈矩阵。其可任意配置闭环系统的极点位置，抑制了扰动影响和暂态振荡，提高了动态响应速度，改善了系统的动态品质，对线性负载的响应很好；但对系统模型依赖性强，而建立状态模型时很难将负载特性完全考虑在内，通常只能针对空载或特定负载进行建模，当模型参数和负载变化时控制效果变差，因此鲁棒性差；对系统稳态指标的影响不大，不能抑制各种干扰引起的波形畸变；参数整定复杂，需要多次试凑极点以得到要求的动态性能；对交流电流进行无差跟踪，要求控制器具有无限带宽；要求对静止工作点的划分很细，占用存储空间较大，离线计算量也比较大，实现复杂。(7)几种预测控制目前PWM整流器几乎都采用数字控制，由采样和计算产生的延迟会影响系统稳定，控制效果会下降。因此，采用预测电流、无差拍、单周、重复、模型预测等几种预测控制技术对延迟进行补偿，但这些方法未充分考虑到PWM整流器的非线性特性，本质上仍为线性控制。1)预测电流控制[60]它是在固定的采样周期内，根据负载情况和给定的电流矢量变化率的电路模型，以本次采样实际电流与下一采样时刻的预测电流进行比较，推导出最优控制电压以及电压空间矢量，作用于下一个周期并由此决定三相桥臂各功率器件的通断，使实际电流在一个周期内跟踪参考电流，实现整流器快速的动态响应性能。其数学推导严密，控制简单，数字实现容易；跟踪无过冲、电流谐波小，器件开关应力小，动态性能好，特别是在高采样频率和开关频率时，电流跟踪能力强，电流波形畸变小；但在低的采样频率下，会产生周期性的电流误差，且电流误差比滞环电流控制要大；对参数的变化敏感，鲁棒性差；计算量较大，响应速度较慢。2)无差拍控制[61]它是在1959年由Kalman提出，是一种基于电路方程的控制方式，它利用状态反馈实现零点和极点的对消，并配置另一个极点于原点。20世纪80年代被应用到逆变器上，它是根据逆变器的状态方程和输出反馈信号来推算出下一个开关周期的PWM脉冲宽度，从第2个采样周期起，输出波形就可以很好地跟踪参考指令，使得由负载扰动引起的输出电压偏差可在一个采样周期内得到修正。其动态响应速度快，输出能够很好地跟踪给定，波形畸变率很小，即使在很低的开关频率下，也能得到较好的输出波形品质；通过调节逆变桥的输出相位来补偿LC滤波器的相位延时，使输出电压的相位与负载关系不大；负载适应能力强，对负载切换造成的过渡过程短，对非线性负载输出谐波失真小；但要求脉宽必须当拍计算当拍输出，运算的实时性要求很高，否则会影响系统特性；由于采样和计算时间的延迟，输出脉冲的占空比受到很大限制；对系统参数变化反应灵敏，系统鲁棒性差，通过加入负载电流观察器可解决这个问题，但算法复杂，且当采样频率不高时误差较大。3)单周控制[62]它是在1991年由K.M.Smedley提出的，它通过控制开关占空比，在每个周期内强迫开关变量的平均值与控制参考量相等或成一定比例，从而在一个周期内自动消除稳态、瞬态误差，使前一周期的误差不会带到下一周期。该技术同时具有调制和控制的双重性，通过复位开关、积分器、比较器、触发电路达到跟踪指令信号的目的。其能在一个周期内抵制电源侧的扰动，消除静态误差和动态误差，动态响应快，能减小畸变和抑制电源干扰，对输入扰动抑制能力强；无需检测输入电压、锁相环和其他同步电路，只需检测输入电流和输出电压，用模拟器件就可实现；电路简单、成本低、可靠性高、实现容易、稳定性好；开关频率恒定，鲁棒性强；但需要快速复位的积分电路，硬件电路较复杂；对开关误差校正能力有限，存在稳态误差，精度欠佳；对负载扰动抑制能力差，负载动态响应慢，若将输入电压误差引入积分器，负载扰动抑制会有所改善，但负载扰动信号是基于输出电压误差，不能实现最优动态响应。4)重复控制[63]它是由InousT.在1981年提出，是一种基于内模原理的控制方法，它利用内模原理,在稳定的闭环系统内设置一个可以产生与参考输入同周期的内部模型，从而使系统实现对外部周期性的正弦参考信号的渐近跟踪，并消除重复出现的畸变。为了增强系统的稳定性，在理想重复控制器中加入一些滤波器。其可克服死区、非线性负载等周期性干扰引起的输出波形周期性畸变；可以消除周期性干扰产生的稳态误差，获得低THD的稳态输出波形；控制鲁棒性强，且数字实现容易；但由于延迟因子的存在，在干扰出现的一个基波周期内，系统对干扰不产生任何调节作用，控制的实时性差，动态响应速度慢，可采用与PI等复合控制来解决此问题。5)模型预测控制[64]预测控制是由RichaletJ.等在1978年提出，具有多步测试、滚动优化和反馈校正三个基本特征，它不是采用不变的全局优化目标，而是采用滚动式的有限时域优化策略，使得在控制的全程中实现动态优化，而在控制的每步实现静态参数优化，及时弥补了模型失配、时变、干扰等引起的不确定性，使控制保持实际上的最优。它主要包括模型算法控制(MAC)、动态矩阵控制(DMC)、广义预测控制(GPC)、预测函数控制(PFC)等多种算法，其中MAC采用基于脉冲响应的非参数模型作为内部模型，它已用于PWM整流器控制中，根据网侧电流和整流器输入侧电流间传递函数得出整流器的一阶差分方程作为预测模型，实现了网侧电流的模型预测控制。此法常与神经网络、模糊、自适应、鲁棒等其他控制方法相结合。其预测和优化模式是对最优控制的修正，建模方便；采用非最小化描述的离散卷积和模型，信息冗余量大，提高了鲁棒性；采用滚动优化策略，使模型失配、畸变、干扰等引起的不确定性及时得到弥补，提高了抗扰性和适应性；对模型精度要求不高，跟踪性能良好，更适于复杂工业过程控制；但控制设计较复杂，当控制量有约束时变成了非线性约束优化问题，系统设计和控制算法更为复杂；在线计算时间长，计算量大；理论分析难以深入，对多变量预测控制算法的稳定性、鲁棒性的研究亟待解决；对于线性系统可以解析求解，在线计算相当简便，而对于非线性系统则往往需要在线的数值迭代求解，计算量很大，无法满足实时控制的要求。3.3.2现代的非线性控制方法由于PWM整流器属于非线性控制系统，基于小信号模型用线性控制方法难以获得非常满意的控制效果。为提高整流器的性能，现代的非线性控制理论已应用到整流器控制中，但是目前还很不成熟。(1)自适应控制[65]它主要用来解决整流器在运行过程中参数摄动和各种扰动引起的不确定性问题，是在1954年由TsienHS.提出的，它所依据的关于模型和扰动的先验知识较少，通过不断检测系统参数或运行指标，在线辨识系统模型，自动调整控制参数或控制策略，补偿过程特性或环境的变化，实现高精度控制。它又分为线性与非线性两类，目前已比较成熟的线性自适应控制主要有模型参考自适应控制(MRAC)和自校正控制(STAC)两种，现主要研究模糊、神经网络、鲁棒等非线性自适应控制。其通过在线修正自己的特性以适应对象的变化，能够有效地解决模型不精确和模型变化所带来的鲁棒性问题；但数学模型的建立和运算比较复杂，控制系统不易实现；进行辨识和校正需要一定时间，主要适于渐变和实时性不高的过程；处理非线性系统及系统结构变化的能力较差，在多输出系统中的应用尚不成熟等。为克服不足，目前此法一般常与其他方法结合形成了多种新方法。(2)鲁棒控制[66]它是解决PWM变换器不确定性系统控制的有效方法，是把系统的不确定性视为某种扰动集合，然后对扰动集合给予适当的数学描述并作为约束条件，并和原有系统约束条件一起形成优化问题进行求解，得到优化的控制规律，这样在预定的参数和结构扰动下仍然能保证系统的稳定性和可控性。它包括H∞控制、L2增益控制、μ分析控制等几类方法，其中H∞控制是ZamesG.1981年提出，它以扰动输入至评价信号的传递函数矩阵的H∞范数作为性能指标，由H∞范数最小来设计出反馈控制器，使闭环系统稳定，且干扰对系统的影响最小；L2增益控制是SchaftAJ.等1992年提出，它把干扰对系统的影响用干扰量与评价信号间的L2增益来描述，如果控制系统的L2增益满足指定的要求，就可抑制干扰；μ分析方法是DoyleJC.1982年提出，它将一个具有回路多点独立的有界范数摄动化为一块对角摄动结构，然后给出判断系统鲁棒稳定的充要条件。鲁棒控制常与自适应、内模、神经网络等其他控制结合，以改进其性能。其对于外界干扰、参数偏差、模型不确定性以及系统噪声有良好的稳定性；μ综合理论可减少时域仿真法的计算复杂度，降低一般H∞分析方法的保守性，还能保证计算精度；但权函数选取困难，依赖于设计者的经验；仍属模型的设计方法，需依参数不同及所选加权不同而重新设计控制器；只能在允许的不确定性界内保证系统的鲁棒稳定性；只能处理非结构性不确定问题，对结构性不确定性问题有局限性；只能优化单一的H∞范数，不能与其他目标函数综合起来；控制器阶次较高，算法复杂，难以实际应用；μ真实值很难计算，通常只能对μ的上界进行估算，而要对具体系统设计控制器则更加困难；L2增益控制需要求解HJI微分不等式方程，但一般求HJI不等式的解析解比较困难，特别是对于高阶系统，尚且没有求解HJI的一般理论。(3)变结构控制[67]由于整流器的开关切换动作与变结构系统的运动点沿切换面高频切换动作上有对应关系，变结构控制被引入到整流器控制上，以解决整流器的时变参数问题。变结构控制是由UtkniV.等1962年提出，它是根据被调量的偏差及其导数，控制规律迫使处于任何初始条件下的系统状态按一定的趋近率到达并保留在预先设计好的超平面上（超平面是在状态空间中定义的非连续函数），在超平面上系统的动态成为滑动模态。为达到更好的控制效果，它与自适应、预测、无源性、反馈线性化、模糊、神经网络等控制相结合。其几乎不依赖于模型，对参数变化和外部扰动不敏感，鲁棒性好，抗干扰能力强；不需要在线辨识，控制规律实现容易；对系统模型精度要求不高，控制规律简单，实现容易，可协调动、静态间矛盾；可有效降低系统的阶数、简化控制；理论上可应用到各类非线性系统；但开关频率不固定，输出纹波较大，对滤波器设计要求较高；频繁高速的开关切换会带来高频抖动，甚至导致不稳，需用饱和切换函数替换理想的切换函数来解决；需要知道系统不确定性参数和扰动的上、下界的准确度，滑动模态的到达条件比较严格，影响系统鲁棒性；理想滑模切换面难以选取，选择各子控制器的参数比较困难，采样频率要求足够高。(4)反馈线性化控制[68]它是由BrockettRW.在1976年提出且基于微分几何的线性化解耦控制方法。它是以微分几何为数学工具，通过适当的非线性状态和反馈变换，可实现状态或输入/输出的精确线性化，从而将复杂非线性系统综合问题转化为线性系统的综合问题，然后应用各种成熟的线性控制方法设计控制器。由于PWM整流器内环电流系统具备仿射非线性系统的形式，符合反馈线性化条件，存在解耦矩阵，可实现反馈线性化控制。其实现了电流、电压有功和无功分量的完全解耦，加速了直流电压响应，直流电压跟踪负载变化快，电流波动小；可减少直流电容器的容量，可减少设备的成本及体积；这种线性化是完全精确的，且对有定义的整个区域都适用；解决控制系统内部参数摄动和外部参数扰动的影响，系统鲁棒性强；但无法直接限制有功电流，且非线性控制器设计相当复杂；解耦矩阵、反馈控制律复杂，导致运算复杂，需要高速DSP；解耦矩阵可能存在奇异性，这可通过给导致奇异点的量预置数来解决；当系统不确定扰动的相对阶低于未加扰动系统的相对阶时，系统的零动态由于扰动可能变得不稳定，可在基于输入输出线性化的基础上加上变结构控制，提高系统的抗干扰能力。(5)逆系统控制[69]它是由WidrowB.在1986年提出，它先用给定对象的模型生成一种可用反馈方法实现的原系统的阶积分逆模型，将之串联在被控对象的前面，原对象被补偿为具有线性传递关系且已解耦的伪线性规范化系统，再用线性系统理论来完成伪线性系统的控制。此法已用于三相PWM整流器控制，利用整流器数学模型，以直流输出电压、有功和无功电流作为状态反馈变量，推导出整流器的逆系统，构造出伪线性闭环控制系统，实现了无功电流分量和直流电压的解耦控制。其避免了微分几何的复杂繁琐理论束缚；不局限于仿射非线性系统，使用范围广；数学推导简单,物理概念清晰，容易理解和应用，适合于工程应用；但要求系统的模型精确已知，需要求出逆系统的解析表达式，且须满足系统可逆性条件，因而应用受到很大限制。由于神经网络不依赖于模型，常将其与其他结合使用；控制精度依赖于逆模型的精度，自适应性和鲁棒性差。为解决自适应性差问题，它常与自适应、神经网络、支持向量机等相结合，对参数和模型在线辨识或校正，可取得更好的控制效果。(6)基于存储函数的控制方法1)基于Lyapunov稳定性理论的控制[70]它是在1892年Lyapunov提出的稳定性判据基础上发展起来的，它先对系统构造一个“类似能量”的纯量函数，然后在保证该函数对时间的变化为负的前提下来设计控制器。为解决大范围、大干扰的控制问题，此法在1998年被HasanK.等引入到三相PWM整流器控制中，它以电感、电容储能的定量关系建立了Lyapunov函数，并通过整流器的数学模型和相应的空间矢量PWM约束条件，推导出控制算法。其理论严格、物理意义清晰；方法简单、实现容易、响应速度快；解决整流器的大范围稳定控制问题，对大信号扰动具有很强的鲁棒性；在负载电流跃变时，直流电压的响应快且动态压降小，交流电流的响应也很快且能很快与电源电压同步；但必须构造一个合适的Lyapunov能量函数，能量函数不具有唯一性，找出最佳能量函数很困难；能量函数向系统期望点收敛速度不可控，导致动态性能不理想。2)基于EL模型的无源控制[71]无源控制(PBC)是一种非线性反馈的能量控制方法，1995年由OrtegaR.等提出并用于PWM整流器控制中。无源性系统的能量由初始时刻到目前时刻的增长量不大于外部注入的能量总和，也即无源系统的运动问题伴随着能量的损失。PBC利用输出反馈使得闭环系统特性表现为一无源映射，它采用欧拉-拉格朗日(EL)数学模型，通过能量整形和阻尼注入(ESDI)，注入合适的阻尼项，配置系统能量耗散特性方程中的无功分量“无功力”，迫使系统总能量跟踪预期的能量函数，使闭环控制系统是无源的，保证系统的稳定性，使得被控对象的输出渐近收敛到期望值。其由于系统本身已提供Lyapunov函数，设计过程中省去了寻找该函数，简化了控制器的设计；输出电流波形正弦化，畸变率低，对系统参数变化及外来摄动有较强鲁棒性；系统结构简单，物理意义明确、成本低、易于实现；系统反馈不需要观测器，直接利用输出反馈；具有全局稳定性，无奇异点；可应用于EL方程描述的控制系统，且EL模型中有反对称矩阵，简化了无源控制律，增强了控制的实时性；但在构造存储函数时，系统的Lagrange结构常会被打破，系统的稳定性得不到保证；Lyapunov函数的构造无规律可循；当负载变化、电源不平衡时直流电压稳态误差较大，系统响应不快。3)基于PCHD模型的无源控制[72]它是由OrtegaR.等在1999年提出并应用于PWM整流器控制中，解决了PBC方法的Lagrange结构常被破坏而导致系统稳定性得不到保证的问题。它采用端口受控哈密顿函数模型(PCH)表示系统，将能量耗散的概念引入PCH系统中，这样原来的系统变为端口受控的耗散哈密顿系统(PCHD)，再利用哈密顿系统的反馈镇定原理来寻找反馈控制，利用互联和阻尼配置的无源性控制(IDA-PBC)能量成形方法来进行控制器的设计。其统对负载的变化和外界扰动具有很强的鲁棒性和抑制能力，很好地解决了系统的反馈镇定问题；根据能量平衡关系，选择期望的闭环哈密顿函数，偏微分方程可转成普通的微分方程，求解容易、计算量小、便于实现；由于PCHD模型中有反对称矩阵，简化了无源控制律，增强了系统控制的实时性；如将积分控制引入PCHD控制系统，还可消除噪声、建模误差等引起的输出稳态误差；但求取的期望哈密顿函数、互联和阻尼矩阵以及控制器，都缺乏必要的物理意义，计算复杂并且难以实现；直接求解偏微分方程难度大，计算量大，实现困难。(7)反步法控制[73]它是由Kokotovic等在1991年提出的，以Lyapunov能量函数的收敛性为目标，将原来的复杂的非线性系统分解为若干个子系统，引入虚拟控制量进行静态补偿，采用由前往后递推的设计方法，通过设计后面子系统的虚拟控制来保证前面子系统达到镇定。当系统存在不确定性时，加入自适应功能，采用自适应反步控制方法。此法已应用于PWM整流器的控制中，首先系统模型被分解为dq坐标系下的两个单变量模型，再对各单变量系统采用反步法设计控制器，从而实现对两变量的稳定控制。其能够维持系统的全局一致渐近稳定，保证系统跟踪误差渐近收敛；设计过程简明；对参数不确定性及外界干扰有鲁棒性；基本解决了Lyapunov函数的构造性问题，给出了反向设计寻求Lyapunov函数的方法；不要求非线性系统满足匹配条件，增广匹配条件或者非线性增长性约束条件；但参数变化需满足线性参数化条件；依赖于对象的数学模型；需要计算回归函数，计算量成指数险增长，实现难度较大；自适应反步法要求系统的不确定性必须转化为线性参数未知的不确定性，且在确定和计算回归矩阵时比较烦琐；仅适于可状态线性化或具有严格参数反馈的不确定非线性系统。(8)自抗扰控制[74]自抗扰控制(ADRC)是1997年由韩京清提出，它用配置非线性结构替代极点配置进行控制系统的设计，依靠期望轨迹与实际轨迹的误差来实施非线性反馈控制，可改善PID控制器在强干扰及非线性系统中的控制效果。它由跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律三部分组成，它们作用分别为安排过渡过程和提取微分信号、估计扰动和形成控制量。它把系统的模型摄动作用当作内扰，将其和系统的外扰一起作为系统总的扰动加以补偿，从而将具有非线性、不确定对象的控制系统补偿为确定的、简化的积分串联型线性系统，在此基础上再设计控制器。它常与模型配置、无源、神经网络等控制相结合，实现优势互补，获得更好的性能。其实现了系统的非线性项和参数摄动、电源扰动等干扰的观测与补偿，具有良好的鲁棒性和适应性；安排过渡过程解决快速和超调间的矛盾，不用积分反馈也能实现无静差，避免积分反馈的副作用；统一处理确定系统和不确定系统的控制问题；不含有高深的数学知识，不需复杂推导，控制规律简单，实时性好，工程应用方便；但当对象模型阶数大于3时，难以选取满意的非线性函数及相应的参数；运算较复杂，计算量大，实时性变差；涉及较多的参数选取问题，它们的取值会影响控制性能。3.3.3智能控制上述线性或非线性控制策略都是依据系统的数学模型，而建立考虑各种因素的PWM整流器的精确数学模型是不可能的。智能控制策略不需要建立严格的PWM整流器的数学模型，它仅需建立非机理模型，能实时地保证整流器电流波形为理想波形，达到单位功率因数要求。智能控制包括模糊控制、神经网络控制及其模糊神经控制等多种方法。(1)模糊控制[75]它是由ZadehLA在1973年提出，是基于模糊推理，模仿人的思维模式，对难以建立精确数学模型的对象实施的一种控制，它包括精确量的模糊化、模糊推理、清晰化三部分。消除早期模糊控制存在的静差，出现了带积分模糊控制器等。由于它的精度及自适性较差，常把它与PID、自适应、变结构、神经网络等其他控制相结合，以取得更优性能。此法已应用到PWM整流器控制中，能够加快系统响应速度，增加在系统参数摄动下的稳定性。其不依赖被控对象的精确模型，具有较强的鲁棒性和自适应性，能够克服模型参数变化和非线性等不确定因素；算法简单，响应速度快，实现容易；能在准确性和简洁性之间取得平衡，可有效地对复杂系统做出判断和处理；但缺乏分析和设计控制系统的系统方法，只能用经验和反复的试探来设计控制器，非常耗时低效；不能保证规则库的完整性，且自适应能力有限；常规模糊控制只相当于PD控制器，控制精度不高，稳态精度低，甚至可能振荡。(2)神经网络控制[76]神经网络是由MccullochWS.等在1943年提出，1992年开始被应用于控制领域。神经网络控制专注于模仿人的大脑神经网络对信息的处理能力，它将函数的映射关系隐含、分布在网络连接权和节点的函数中，利用输入输出数据作为学习样本，调节各层的连接权值，使输入、输出的对应关系可以任意逼近一给定的非线性动态系统。此法常与自适应、PID、模糊等结合使用，以取得更好性能。PWM控制系统中电流控制本身是一种很强的非线性控制，它可离线训练了一个神经网络控制器代替滞环控制器，此法适应电流波形变化的能力强，且保持了滞环控制鲁棒性好、电流响应快的优点，同时可以限制器件的最高开关频率。其具有并行处理、自组织学习、非线性映射、鲁棒性及容错性等能力；只需通过一定的I/O样本来训练，可逼近任意对象的动态特性；不需复杂控制结构，也不需要对象模型，可用于复杂的控制对象；但物理意义不明确；网络结构、隐层数及各层神经元数的选取缺乏理论支持；计算复杂，计算量大；对训练集的要求高、训练时间长；稳定性分析较困难，收敛性不能保证，可能陷入局部最优，甚至发散；优化目标是基于经验风险最小化，泛化性能不强；硬件实现技术没有突破，目前不能实现在线控制，还是采用离线学习，实时性较差，不能真正实际应用。(3)模糊神经控制[77]智能控制方法各有其优势及局限，将它们集成融合在一起已成为设计更高智能的控制系统方案，其中模糊神经控制是模糊控制与神经网络控制的结合体，它是最常用的结合形式之一。模糊控制适合于表达和处理模糊的定性知识，但稳态精度低、自适应能力差；神经网络具有并行计算、分布式储存、容错及自学习能力强等特点，但不适于表达基于逻辑规则的知识，学习时间长、参数物理意义不明显。为了进一步提高PWM整流器的性能，可将模糊控制和神经网络控制结合起来，利用模糊逻辑的智能推理机制和神经网络的自学习能力，将能组成更好的控制方案。其两者结合优势互补，兼有两者之长；采用模糊计算，计算简便，加快了处理速度；增强了信息处理手段，使信息处理方法更加灵活；网络中采用模糊化规则，增强了系统的容错性；可同时处理确知和非确知信息，扩大了信息处理能力；但模糊规则的选取无通用办法；模糊化层和模糊推理层节点个数的选取、模糊合成和推理算法的选取以及反模糊化的计算方法等无理论指导；存在模型复杂性与模型泛化能力间的矛盾。

参考文献赵效敏.开关电源的设计与应用.上海:上海科学普及出版社,1996.张卫平,吴兆麟,李洁.开关变换器建模方法综述.浙江大学学报,1999,32(2):169-172LevineW.S.TheControlHandbook.1996,TheUnitedStatesofAmerica:CRCPress.43-51.CookeP.Modelingaveragecurrentmodecontrolofpowerconverters.ProceedingsoftheFifteenthAnnualIEEE,AppliedEletronicsConferenceandExposition2000,APEC2000.Vol1.256-262.SunJ,BassR.M.Modelingandpracticaldesignissuesforaveragecurrentcontrol.ProceedingsoftheFourteenthAnnualIEEE,AppliedEletronicsConferenceandExposition1999,APEC1999.Vol2.980-986.HsiaoC.J,RidleyR.B,LeeF.C.Small-signalanalysisofswitchingDC/DCconvertersusingthesimulationprogramCOSMIR.ProceedingoftheVirginiaPowerElectronicsCenterSeminar,Blacksburg.VA,1998,219-223.LaiY.M,TseC.K,SzetiC.H.Acomputermethodformodelingperiodicallyswitchednetworks.PESC94Record25thAnnualIEEEPowerElectronicsSpecialistsConference.Vol.2.1297-1302.WesterG.WandMiddlebrookR.D.LowfrequencycharacterizationofswitchedDC/DCconverters.IEEETransactionsonAerospaceandElectronicsSystems,1973,vol.9,376-385.V.Vorpetian.SimplifiedanalysisofPWMconvertersusingthemodelofthePWMswich:PartIandII.IEEETransanctionsonAerospaceandElectronicsSystems,1990,vol26,490-505.R.D.MiddlebrookandS.A.Cuk.Generalunifiedapproachtomodelingswitchingconverterpowerstages.IEEEPowerElectronicsSpecialistsConferenceRecord,1976,18-34.吴爱国,李际涛.DC/DC变换器控制方法研究现状.电力电技术,1999,(2):75-78.G.Escobar,ROrtega,HSira-Ramirez,J.PVilainandI.Zein.Anexperimentalcomparisonofseveralnonlinearcontrollersforpowerconverters.IEEEControlSystemsMagazine,1999,66-82.张涌萍,张波,丘东元.DC/DC变换器双线性系统建模及基于李雅普诺夫直接法的控制方法.中国电机工程学报,2008,28(9):7-11.F.Chen,andX.S.Cai.Designoffeedbackcontrollawsforswitchingregulatorsbasedonthebilinearlargesignalmodel.IEEETransactionsonPowerElectronics,1990,5(2):236-240.W.GrahawandC.H.Su.Aslidingmodecontrollerwithimprovedadaptivelawsfortheupperboundsonthenormofuncertainties.Automatica,1998,34(12):1657-1661.J.J.E.SlotineandA.Coetsee.Adaptiveslidingcontrollersynthesisfornonlinearsystems.InternationalJournalofControl,1986,43,631-1651.L.K.YI,J.ZHAOandD.MA.AdaptivebacksteppingslidingmodenonlinearcontrolforbuckDC/DCswitchedpowerconverter.2007IEEEInternationalConferenceonControlandAutomationGuangzhou,CHINA,May30toJune1,2007.H.Sira-ramirezandM.Garcia-estebaba.Dynamicaladaptivepulse-widthmodulationcontrolofDC/DCpowerconverters:abacksteppingApproach.InternationalJournalofControl,1996,65(2):205-222.L.KarsentiandF.Lamnabhi-Lagarrigue.Animprovedbacksteppingregulationschemeforaclassofnonlinearsystems.ProceedingsHKI-WNDCM,HongKong,1994,55-62.S.C.Tan,Y.M.lai,C.K.TseandM.K.Cheung.Adaptivefeedforwardandfeedbackcontrolschemesforslidingmodecontrolledpowerconverterspowerelectronics.IEEETransactionsonpowerelectronics,2006,21(1):182-192.H.Sra-Ramirez,R.Tarantino-AlvaradoandO.Llanes-Santiago.AdaptivefeedbackstabilizationinPWMcontrolledDC-to-DCpowersupplies.InternationalJournalofControl,1993,57,599-625.R.Nairn,G.WeissandS.Ben-Yaakov.H∞controlappliedtoboostpowerconverters.IEEEtransactionsonpowerelectronics.1997,12(4):677-683.R.MarinoandP.Tomei.Globaladaptiveoutput-feedbackcontrolofnonlinearsystemsPart2:Nonlinearparameterization.IEEETransactionsonAutomaticControl,1993,38,33-48.周军,李言俊.变结构控制系统的稳定性和鲁棒性.西北工业大学学报,1998,16(2)：251-255.沈学芹,潘庭龙.DC/DC变换器的滑模控制器设计.2007中国控制与决策学术年会论文集.V.I.Utkin.Variablestructuresystemswithslidingmodes.IEEETransactionsonAutomaticControl,1977,22,212-222.刘斌,杜量,许飞,马皓.Buck型变换器滑模控制技术及其发展综述.2007,机电工程，（7).W.C.So,C.K.Tse,andY.S.Lee.DevelopmentofafuzzylogiccontrollerforDC/DCconverterdesign[J],ComputerSimulation,andExperimentalEvaluation,IEEETransactionsonPowerElectronics.1996,11(1):24-31.K.Guesmi,N.EssounbouliandA.Hamzaoui.SystematicdesignelectronicapproachoffuzzyPIDstabilizerforDC/DCconverters.EnergyConversionandManagement,2008,(49):2880-2889.E.Cetin,D.OmerandH.S.Hassan.AdaptivefuzzylogiccontrollerforDC-DCconverters.ArticleinPress:ExpertSystemwithApplication,2007.H.ElFadil.NonlinearcontrolofDC/DCpowerconverters:passivityandbacksteppingapproaches.DESA-Rep.DepartmentofElectronicEngineeringLA21,MohammadiaSchoolofEngineeringRabat,Morocco,2002.M.C.Kim,S.K.Park,H.G.AhnandS.Yoon.RobustpassivitybasedcontrolwithslidingmodeforDC/DCconverters,IEEETransactionsonindustrialTechnology,2006,10:1690-1693.吴磊涛,杨兆华,胥布工.DC/DC开关变换器的无源控制方法.电工技术学报,2004,19(4):66-69.张霄力.切换系统的稳定性与鲁棒镇定:(博士学位论文).东北大学,沈阳:2001.胡宗波,张波,邓卫华,张涌萍.基于切换线性系统的DC/DC变换器的输出能控性研究.中国电机工程学报,2004,24(12):165-170.陆益民,张波,易丽云.DC/DC变换器的切换放射线性系统模型及控制.中国电机工程学报,2008,289(15):16-21.JonscherAK.DielectricRelaxationinSolids.London:ChelseaDielectricPress,1983.BohannanGW.Analogrealizationofafractionalcontrolelement—Revisited.Proceedingofthe41stIEEEInternationalConferenceonDecisionandControl,TutorialWorkshop2:FractionalCalculusApplicationsinAutomaticControlandRobotics,2002,1.WesterlundS,EkstamL.Capacitortheory.IEEETransDielectrElectrInsulat,1994,1(5):826-839.WesterlundS.DeadMatterHasMemory!.Kalmar,Sweden:CausalConsulting,2002.PetrasI.Anoteonthefractional-orderChua’ssystem.ChaosSolitonsFractals,2008,38:140-147.JesusIS,TenreiroMachadoJA.Developmentoffractionalordercapacitorsbasedonelectrolyteprocesses.NonlinDyn,2009,56:45-55.周宇飞,姜学东,陈军宁.基于分叉控制理论的Boost变换器中的复杂间歇现象分析.中国科学F辑:信息科学,2009,39(6):635-646.张卫平.开关变换器的建模与控制.北京:中国电力出版社,2005.AhmadW.Powerfactorcorrectionusingfractionalcapacitors.Proceedingofthe2003InternationalSymposiumonCircuitsandSystems200