3、互联 DC/DC 转换器系统的稳定性与性能分析

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，由 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等组成。目前已有大量关于单个单元（如不同类型的 DC/DC 转换器）分析和控制的文献，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，带有输入滤波器的电源单元构成了一个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，这些规则的原理和背景并不为大众所熟知，导致工程师们在不真正理解其意义的情况下重复使用这些结果。特别是 Middlebrook 引入的“小环增益”概念，自 70 年代以来，许多论文都使用小环增益作为分析互联电源单元稳定性的主要工具，但对其缺乏深入理解。

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（正常）形式作为系统模型，并系统地使用它。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。

2. 小信号模型与规范形式

DC - DC 转换器可以用线性小信号模型在高达约一半工作频率的范围内进