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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

基金项

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