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CCM模式下Boost电路的反步法非线性控制与仿真

第 6期 电 源 学 报 No．6

2011年 11月 JournalofPowerSupply NOV．2011

CCM模式下Boost电路的反步法非线性

控制与仿真

冯均永 ．史旺旺

(扬州大学能源与动力工程学院，江苏扬州 225009)

摘要 ：基于非线性系统的稳定性理论并结合传统PID控制的优点建立了ccM模式Boost变换器的 占空比非线

性调制模型，提 出了基于反步法的非线性控制技术 ，简化 了非线性控制的算法。采用双闭环反馈控制方法，输 出电压

和 电流有较高的精度。系统输入 电压发生波动时输出电压能够快速稳定．系统的动态性能和稳态性能较传统PI控

制方式有 了很大的改善 ，通过仿真，验证 了理论分析 的正确性和优势。

关键词 ：Boost；非线性控制 ；双闭环 ；反步法

中图分类号 ：TM13 文献标志码 ：A 文章编号 ：2095—2805(2011)06—0040—05

引言 此可以选取较高的放大倍数．从而提高系统的动态

特性 嗍。常规的PI控制策略已经很难满足DC—DC

Boost变换器有电感 电流和电容电压两个状态 高精度、高稳定性和快速响应的要求。针对 Boost电

变量，是一个二阶系统。采用单一的反馈电压控制 路的固有非线性的特性．采用非线性控制结合PI调

环难以同时保证系统在受到某种扰动作用时 。既有 节器的优点用于开关变换器系统可 以改善系统的

很好的动态品质又有着 良好的稳态性能。同时，由 动态特性和稳态特性[5-01，文献[8]提 出状态反馈精确

于开关变换器是一个强非线性动态系统。线性控制 线性化的控制方法 ，改善了非线性系统的控制性

很难满足现代工业更高精度的要求。 能。

在传统的电压环反馈控制基础上，文献 1『1采取 本文基于反步法的非线性控制与状态反馈精

电压外环电流内环的平均电流控制模式。鉴于开关 确线性化控制相 比简化 了控制算法，提高了系统的

变换器 的强非线性 ，文献[2]提出了采用输入输 出线 控制性能。建立了占空比的非线性调制模型，比传

性化非线性控制方法，这种方法虽然能够保证 电感 统的控制系统具有更好的鲁棒性 ，可以获得更好的

电流有效精确地跟踪给定值，但输出电压存在稳态 动态品质。在非线性控制 中，本文提出的控制算法

误差，虽然修正控制方案可以改善动态输出但是这 也相对比较简单．降低了理论分析和建立模型的难

种方法相对来说比较复杂，同时精确线性化对参数 度 ，使用起来灵活、简单、方便 。

的要求 比较高，参数很难确定。文献[3]阐述 了非理

想Boost变换器的建模 ，但是没有给出控制策略和 Boost电路数学模型

控制模型。在控制系统中引入电流内环可以改造系

统的开环频率特性 ，使之易于校正，采用 电流反馈 1．1主电路介绍

后，电压环的开环传递函数不再具有共轭复根，因 Boost主电路原理图如图1所示：

Boost电路 由直流 电源 、储能电感 、功率开

关管 IGBT、二极管VD和滤波电容 C。等组成 。当

收稿 日期 ：2011-07—16

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