DC-DC开关变换器的建模分析是研究开关电源的基础,对开关电源的分析与设计具有重要意义。因此,本文对DC-DC开关变换器的建模分析进行了研究,有助于开关电源的性能优化和设计效率的提高。
在对DC-DC开关变换器建模方法的现状及发展趋势进行深入分析的基础上,本文提出了一种基于状态空间的非理想基本变换器的电路建模方法。以非理想Buck变换器和Buck-Boost变换器为例,分别在电感电流连续导通和断续导通两种模式下,阐明了其建模过程,并建立了其电路状态方程。
在控制方面,本文首先介绍了T-S模糊控制。针对Buck-Boost变换器的非线性特性,基于其电路状态方程,分别建立了电感电流连续导通和断续导通两种模式下的T-S模糊模型。基于T-S模糊模型良好的局部线性的特点,在每个线性的局部模型中,基于普通的二次Lyapunov函数方法,采用并行分配补偿(PDC)策略,设计了其模糊控制器,利用线性矩阵不等式(LMI)求解控制器参数,对其进行仿真研究,将仿真结果与PI控制方式相比较。
随后针对Boost变换器的非线性特征,在电感电流连续导通和断续导通两种模式下,根据Boost变换器的电路状态方程,分别建立了电感电流连续导通和断续导通两种模式下Boost变换电路的T-S模糊模型。在断续导通模式下,电路的状态方程为分段方程,因此本文引入了切换函数,将分段的状态方程整合成一个状态方程;调整切换函数的参数,整合后断续模式下的状态方程将转化成连续模式下的形式,从而统一了连续导通和断续导通两种模式下电路状态方程及其T-S模糊模型。基于T-S模糊模型良好的局部线性的特点,在每个线性的局部模型中,基于普通的二次Lyapunov函数方法,采用并行分配补偿(PDC)策略,分别设计了Boost变换器的模糊控制器,然后利用线性矩阵不等式(LMI)求解控制器参数,对其进行仿真研究,并将仿真结果与PI控制方式相比较,仿真结果表明本文所构造的Boost变换器的T-S模糊模型是可靠的,基于T-S模型设计的控制器具有较强的鲁棒性和抗扰性。
