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开关变换器作为一类典型的开关非线性系统,长期以来,其控制方法仍沿用线性控制理论(如PI控制)。对非线性系统采取线性控制策略,大大降低了系统的动态响应速度,增加了系统对参数的敏感程度,导致了恶劣环境下系统的不稳定运行。
边界控制理论具有一整套非线性控制器设计及动态性能优化的方法,其基本原理是利用状态空间平面上的开关切换面来决定开关动作,无需对系统进行线性化处理,因此非常适用于具有强非线性的开关型变换器控制器的设计。利用边界控制理论,不仅克服了线性控制方法的固有缺陷,大大提高系统的控制精度及动态响应速度,而且还可以设计出接近理想的开关切换面,使系统稳态及动态响应性能得到进一步提升。鉴于边界控制理论的优越性,其在电力电子开关变换器控制领域中具有良好的研究和应用前景。目前国际上对边界控制在电力电子领域的研究和应用正在逐步展开。
本文对适用于BRICK DC/DC变流器的有源箝位正激变换器设计了接近理想的高阶开关切换面边界控制器,并制作了一台采用边界控制的120W有源箝位正激变换器样机,实验结果充分证明了边界控制理论在提高开关变换器系统稳态及动态响应性能方面的优越性。