高效率地输出需求功率对电动汽车的安全稳定至关重要,车载动力电池在汽车运行时存在较大范围的波动,由于车载动力电池的电压级数的限制,车载动力电池远不能供应足够的、稳定的电压使汽车电机运行在最佳的工作状态,从而快速地输出不断变化的功率需求。在车载动力电池和电机系统之间增加一个直流变换器系统很好地解决了这个问题。直流变换器系统需要能够在输入电压变化范围大、负载突变的情况下迅速输出高精度的稳态电压。为使直流变换器系统达到以上高标准要求,研究直流转化器系统的控制策略特别重要。考虑到两种基本的降压变换器和升压变换器系统是典型的变结构系统,属于非线性系统范畴。汽车常用的是级联直流变换器系统,其非线性程度更强。传统的线性控制方法本身就不适用于非线性系统,直接将其运用于降压变换器或升压变换器往往得不到理想的结果,更不用说将其运用于级联直流变换器系统。近年来,有很多学者运用微分几何理论研究了非线性系统的全局线性化问题,线性化过程保留了原系统全部的非线性因素,并结合传统线性控制方法,研究非线性系统的控制问题。本文首先是建立了直流降压变换器和直流升压变换器的非线性数学模型,运用微分几何知识,将其线性化,然后,结合滑模算法分别设计两者的控制器,进一步研究级联直流变换器系统的控制算法:(1)两种基本直流变换器控制策略的实现首先利用状态空间方法表示出两种直流变换器的非线性数学模型,采用微分几何中同胚映射方法将仿射非线性系统线性化,得到完全可控的线性系统,结合滑模算法,采用指数趋近律构造线性系统的控制输入,以降低系统的抖振现象,依据得到的线性控制输入与原非线性系统控制输入之间的坐标关系,最终得到非线性系统的控制输入信号。整个系统及其控制算法全部在MATLAB/Simulink中搭建完成,对两种基本的直流变换器分别设计了三组测试实验,即电源电压周期扰动、负载电阻周期扰动、期望电压周期扰动。通过对仿真实验结果详细地分析,得到在本文的控制算法下,直流变换器的输出电压响应速度快、精度高、抗负载扰动、电源扰动能力强、跟踪期望电压能力强等优点,完全满足系统提出的要求。(2)两种级联直流变换器的控制策略实现设计了两种级联直流变换器,分别是Buck-Buck级联直流降压变换器系统,Boost-Boost级联直流升压变换器系统,依据禁区阻抗稳定判据方法,确立了两种系统的参数,并利用线性滑模变结构控制算法构造了级联变换器系统的控制器。类似地,也对两种级联直流变换器系统分别设计了三组仿真测试实验,仿真结果表明,级联直流变换器系统保持稳定,且其负载变换器的输出电压完全满足车用设计需要。