3、互联DC/DC转换器系统的稳定性与性能分析

elastic6hunter

于 2025-10-02 16:27:02 发布

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分类专栏：科技前沿的跨界对话文章标签： DC/DC转换器小信号模型规范形式

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互联DC/DC转换器系统的稳定性与性能分析

1. 引言

现代供电系统极为复杂，包含AC/DC转换器、输入滤波器、DC/DC转换器、直流母线、设备的串联和并联配置以及复杂负载。对于单个单元（如不同类型的DC/DC转换器）的分析和控制已有大量文献，并且用线性小信号模型对这些非线性设备进行建模的方法也广为人知。因此，线性过程的各种控制综合方法已被应用于设计单个转换器的控制算法。

然而，带有输入滤波器的功率单元构成了更为复杂的动态系统。70年代中期Middlebrook获得的结果至今仍被广泛使用和引用，这些结果构成了应用工程师遵循的必要设计规则。但问题在于，这些规则的理论依据和背景并不为大众所熟知，所以这些结果在文献中被反复提及和应用，而使用者并未真正理解其实际意义，特别是Middlebrook引入的“小环增益”概念。自70年代以来，有大量论文使用小环增益作为主要分析工具来研究连接的功率单元的稳定性，但显然缺乏更深入的理解。

电力电子工程师和科学家通常不与控制工程领域的人员交流，反之亦然。动态系统的概念是控制工程师的核心知识，并且在许多应用领域都有很好的通用方法。在电力电子应用中，将不同的功率级连接成更大的拓扑结构构成了一个更大的系统，可以通过一次解决一个连接及其特性来进行建模和分析。本文介绍了一种相当通用的形式化方法来实现这一目标，引入了规范（标准）形式作为系统模型，并系统地加以应用。主要思想是，控制一个用规范形式描述的系统，或将两个这样的系统连接在一起，仍然会得到一个类似的规范形式，从而可以像分析原始简单（单元）模型一样轻松地进行分析。