Boost型开关变换器的建模与控制.pdf

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1、第45卷第5期电力电子技术Vo1．45．No．52011年5月PowerElectronicsMay2011Boost型开关变换器的建模与控制皇金锋(陕西理工学院，电气上程系，陕西汉中723003)摘要：根据Boost型开关变换器工作原理。在低频、小信号、小纹波假设条件下，利用状态空间平均法和欧拉公式建立了从控制到输出的数学模型。由于其传递函数存在S右半平面的零点，系统成为非最小相位系统，根据该系统的特点．设计了超前．滞后补偿网络对系统进行了串联校正。仿真和实验结果的良好动、静态性能验证了数学模型和控制策略的合

2、理性．为其他非最小相位系统的分析和设计提供了理论依据。关键词：变换器；开关电源；超前滞后校正中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：l∞lo—IOOX(2011)05-0025—02ModellingandControlonBoostSwitchConverterHUANGJin—feng(ShaanxiUniversityofTechnology，Hanzhong723003，China)Abstract：AccordingtotheprincipleofBoostconverter，undertheas

3、sumptionconditionsoflow一~equency，smallsig—nalandsmallripplewave，signalmathmodelofBoostconverterisestablishedbyusingstate·spaceaveragingmethodandeulerformula．ThetransferfunctionexistazeroinrighthalfofSsurface，thesystembecomeanon—mininumphasesystem，thesystemis

4、correctedbytheseriesdevicewithleadandlagcorrection．Thebetterdynamicandstaticperformanceresultsofsimulationandexperimentalverifythatthemathematicalmodelandcontrolstrategyarereason—able，itprovideatheoreticalbasistoothernon—minimumphasesystemsanalysisanddesign．

5、Keywords：conve~er；switchingpowersupply；leadandlagcorrectionFoundationProject：SupportedbyShaanxiProvinveDepartmentofEducation(No．2010JK468)；ShaanxiProvincialKeyLaboratoryofIndustriaIAutomationGrant(No．2010JS042)1引言2Boost开关变换器建模开关电源现已广泛应用于多个领域．其核心利用状态空间平均法，结合欧

6、拉公式对开关是DC／DC开关变换器。开关变换器的准确建模对变换器进行数学建模。状态空间平均法建模需满开关电源设计和分析起到关键性作用，而开关变足假设条件：①通常交流小信号的频率和变换器换器本质是非线性、多模态、时变的动态系统，通固有转折频率应远小于开关频率：②电路中各变常无法直接用经典的线性系统理论对其进行建模量交流分量的幅值必须远小于相应直流分量⋯。由和设计。利用状态空间平均法以及欧拉公式建立于其工作在高频状态下．Boost型开关变换器可满了Boost型开关变换器的小信号数学模型，在此基足上述条件，其结构如图

7、1所示。础上，这里采用超前滞后校正装置对系统进行了串联校正。根据建立的数学模型和设计的调节器参数，利用PSIM软件进行了仿真并设计了实验样机进行实验验证．实验结果证明了该数学模型和图1Boost直流变换器控制策略的合理性．为其他非最小相位开关电源(1)分阶段列写状态方程并求平均变量系统的分析和设计提供了理论依据。在0≤t≤d时，VQ导通，VD截止，电源给充磁，C给R供电，此时电路拓扑有矩阵方程：基金项目：陕西省教育厅科研计划资助项目(2010JK468)；陕西省工业自动化重点实验室资助项目(201OJS042)

8、[【du／dt】j=【。0—一1，／(RC)]¨[U]j十[【0]Jc、定稿日期：2010一ll一01求解式(1)，可得该阶段末状态变量为：作者简介：皇金锋(1978一)，男，陕西岐山人，讲师，研究方向为电力电子。(d)=(o)+÷dTs(2)25第45卷第5期电力电子技术Vo1．45，No．520I1年5月PclwerElectronicsMay2011组建闭环控制系统需