DC-DC变换器的切换系统建模与控制研究(2)
1.1.2 解析法 2
1.1.3 电路平均法 2
1.1.4 PWM开关平均法 3
1.1.5 PWM基本变换单元法 3
1.2 DC-DC变换器控制方法 4
1.2.1 PID控制 4
1.2.2 鲁棒控制 4
1.2.3 最优控制 5
1.2.4 变结构控制 6
1.2.5 混杂系统控制 6
2 DC-DC变换器的切换线性系统模型 8
2.1 切换线性系统的定义和分类 8
2．1．1 切换线性系统的定义 8
2．1．2 切换线性系统的分类 9
2.2 基本DC-DC变换器的切换线性系统模型 10
2.2.1 CCM工作模式 10
2.2.1 DCM工作模式 14
2.3 DC-DC变换器切换线性系统模型建模的一般方法 15
3 DC-DC开关变换器切换仿射线性系统模型及控制 17
3.1 切换仿射系统 17
3.2 切换仿射系统的二次稳定性 17
3.2.1 切换平衡点的二次稳定性 17
3.2.2 切换律 20
3.3 DC-DC开关变换器的切换仿射系统模型 21
3.4 DC-DC开关变换器的切换控制 24
3.5 本章小结 30
4 结论与展望 31
致谢 32
参考文献 33
1 绪论
所谓电能转换就是将电能生产、传输以及应用系统中极其重要的组成部分，随着电能不断扩大的需求，电能供应也是同趋紧张，怎样提高电能的转换效率就变得相当关键。电力电子技术是对电能转换效率的提高起到了至关重要的作用，可以将其看成是弱电控制强电的一种技术，是弱电和强电两者之间的接口。简而言之，电力电子技术拥有很强的工程应用背景，而电力电子变换器便是其中的最关键的技术，它的应用无处不在[12]。当前，电力电子变换器在一些比如说邮电通讯、军事设备和计算机、仪器仪表以及工业自动化设备和家用电器及民用电子工业和国防系统中有着相当广泛的应用。追究其原因，主要是由于电力电子变换器具有几个特点：转换效率高、工作频率高、功率密度高以及功率因数高、可靠性高等突出特点。为了进一步突显电力电子变换器的优点，改变电力电子变换器的电气性能，在不断优化电力电子变换器拓扑结构的基础上，不断引入新型控制理论与技术是一种及其有效而且是唯一的方法[6]。在将新型控制理论与技术应用到电力电子变换器的同时，通常需对变换器进行建模操作。电力电子变换器作为当代典型的开关非线性系统，研究方法具有一定的特殊性和复杂性。所以，电力电子变换器的建模过程成为了一个十分复杂而且又没有得到很好解决的课题，电力电子变换器的建模研究一直是当代国际上的一个炙手可热的研究课题[2]。
1.1 DC-DC变换器建模方法
DC-DC开关变换器的建模和分析是基于理论知识来研究DC-DC开关变换器的拓扑结构和控制方法的基础理论。伴随着DC-DC开关变换器技术的不断发展，它的建模方法也经历了长期不断发展的过程。DC-DC开关变换器的建模方法大致可以分为两大类:数值法和解析法[9]，如图1-1所示。
图1- 1 DC-DC变换器建模方法分类
1.1.1 数值法
数值法是一种根据一定的算法而进行计算机运算的处理而获得DC-DC开关变换器特性的数值解的方法，所以很难提供电路工作机理的基本信息，所得结果的物理意义也不是很明确。数值法下又可分为直接数值法和间接数值法两种。直接数值法指直接利用现有的通用电路的分析软件(如SPICE，PSPICE等)对DC-DC开关变换器进行相关数值的计算进而得到其解的方法，采用这种方法不必建立新的电路模型，只需要对局部的电路建立仿真模型或等效子电路就可以。而间接数值法是指在数值计算之前，需对DC-DC开关变换器建立一个特有的、适用于数值解的仿真模型，之后采用对应的数值算法求其解，这种方法的优点是计算速度相对较快。