6、同步降压和升压转换器恒压控制建模及电池系统模型开发

同步降压和升压转换器恒压控制建模及电池系统模型开发

1. 同步降压和升压转换器建模背景

在现代电力电子领域，DC - DC 转换器扮演着至关重要的角色，广泛应用于电动汽车充电系统、LED 驱动器以及为微处理器等关键负载供电的电源单元。常见的 DC - DC 转换器类型有开关模式转换器和线性调节器，由于线性调节器在额定负载电流下会产生较大的 (I^2R) 损耗，因此开关模式转换器更受青睐。其主要作用是高效地为负载提供稳定的直流电源。

2. 同步转换器特点与研究现状

传统转换器通常使用可控（MOSFET）和不可控开关（二极管），而同步转换器将不可控开关替换为可控开关，显著降低了传导损耗。例如，二极管的电压降通常为 0.65 - 0.7 V，而 MOSFET 的电压降仅为 0.3 - 0.35 V。此前已有众多关于转换器建模的研究，涵盖了稳态建模、考虑电感等效串联电阻（ESR）对输出电压的影响、不同工作模式下开环传递函数的获取方法等。

3. 数学建模

3.1 理想同步降压转换器建模

理想同步降压转换器包含两个开关 (S1) 和 (S2)，通常为 MOSFET。使用 MOSFET 作为 (S2) 可减小输出电压的压降。其工作状态分为两种：
- 当 (S1) 导通、(S2) 关断时：
- (V_L = V_g - V_0)
- (i_{ci} = \frac{V_0}{R} - i_{Li})
- 当 (S2) 导通、(S1) 关断时：
- (V_L = -V_0)
- (i_{ci} = \frac{V_0}{R} - i_{Li})

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