【摘 要】
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21世纪以来,开关电源作为一种高效节能电源,一直向着集成化、模块化、高频化的方向快速发展,以增强电源系统的可靠性。开关电源系统因为具有尺寸小、重量轻、效率高等优点,已经逐渐代替一些传统的线性式电源,在新能源、计算机、电力电子、通讯传输、家电控制等诸多领域中都有着广泛的应用。在实际生产中,电子设备对开关电源性能指标和电能质量有着较高要求,但由于电路器件易受寄生参数的影响,电源系统易受输入电压及负载扰
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21世纪以来,开关电源作为一种高效节能电源,一直向着集成化、模块化、高频化的方向快速发展,以增强电源系统的可靠性。开关电源系统因为具有尺寸小、重量轻、效率高等优点,已经逐渐代替一些传统的线性式电源,在新能源、计算机、电力电子、通讯传输、家电控制等诸多领域中都有着广泛的应用。在实际生产中,电子设备对开关电源性能指标和电能质量有着较高要求,但由于电路器件易受寄生参数的影响,电源系统易受输入电压及负载扰动的干扰。因此,开关电源系统需要采取有效的控制策略来获得较强的控制性能以实现良好的电源品质。DC-DC功率变换器在开关电源中的控制研究较为广泛,其非线性控制问题一直受到电力电子领域专家们的较多关注。本文主要以Boost型DC-DC功率变换器作为研究对象,采用非线性滑模变结构控制方法,针对负载与输入电压变化幅度较大时,能够实现较强的鲁棒性及抗干扰性能。论文具体内容如下:（1）介绍了Boost变换器的基本工作原理,对其在不同状态下的工作模式进行分析。利用状态空间平均法构建Boost变换器的数学模型;在此基础之上,进一步考虑在实际工程中存在负载扰动和输入电压扰动的情况,建立更加贴合实际的数学模型。（2）对滑模控制的基本理论进行具体描述,阐述传统滑模控制算法原理,分析了传统滑模控制中存在的抖振问题。为了改善传统滑模中的高频振荡,引入了新型滑模控制律,进而得到改进的滑模控制器。通过Matlab/Simulink仿真软件搭建传统滑模与改进型滑模的仿真模型,并把滑模控制算法与PID算法的仿真波形相互比较,验证了滑模控制算法的可行性。（3）为了抑制传统滑模控制中存在的抖振,提出了一种新型二阶滑模控制方法。该方法考虑了在实际系统中存在的状态受限的问题,设计的二阶滑模控制器能够使滑动变量在有限时间内稳定到平衡点。通过仿真结果表明设计的新型二阶滑模控制器鲁棒性强、抗干扰效果好,能够实现扰动抑制,验证了新型二阶滑模控制算法的可靠性。（4）依据设计的Boost变换器系统的整体方案,搭建了软硬件实验平台,其硬件设计主要包括主电路、驱动电路和采样电路的设计;软件设计包括系统主程序和中断程序的设计。实验平台采用DSP TMS320F28335作为核心控制,基于C语言和汇编语言编写控制算法,利用CCS7.4软件编程,通过仿真器实现上位机、DSP和硬件电路之间的闭环控制。实验结果验证了所搭建平台的有效性。
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