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随着DC/DC变换器大量推广应用,除了对其稳态性能有严格要求外,对动态性能的要求也日益提高。传统控制方法是依托于小信号模型来设计控制器参数,当在设计值附近运行时,DC/DC变换器具有良好稳态性能;但在发生负载切换等大信号变化时,动态性能很难满足要求。因此,通过合适方法来提高DC/DC变换器动态性能,具有重要的理论与工程价值。DC/DC变换器属于强非线性系统,难以得到精确的数学模型。因此,本文将低计算复杂度并且对模型精度要求不高的预测函数控制(PFC)算法应用于DC/DC变换器的定频控制中,有效避免了精确建模的难题,并降低了因负载突变、模型失配带来的不利影响,提高了DC/DC变换器动态性能。本文主要内容如下:(1)介绍PFC算法的基本原理,推导状态方程形式下的控制量表达式;理论分析PFC控制系统的闭环稳定性,并通过对一阶、二阶系统仿真,完成理论分析验证。(2)针对单路Buck变换器特点,提出了使用电压电流真实采样值来求解模型预测值的PFC方法。通过增加反馈校正系数来纠正预测误差,推导出了占空比显示表达式,并利用Matlab软件仿真验证了PFC方法的有效性。(3)结合并联Buck变换器与主从控制策略特点,提出了内环PI控制,外环PFC控制的串级控制方法。将内环PI控制器与Buck变换器整体做为广义被控对象进行建模,推导出了电流内环参考值的显示表达式,利用Matlab软件仿真验证了PFC-PI串级控制方法的有效性。(4)搭建以FPGA为控制器的单路和并联Buck变换器实验平台;给出了双闭环PI、PFC、PFC-PI三种控制方法的具体实现思路,并使用原理图和Verilog HDL语言相结合的编程方式设计控制器。通过单路和并联相关实验,证明了本文提出的PFC与PFC-PI控制方法的有效性。实验结果还表明,在负载切换时,PFC、PFC-PI控制方法比双闭环PI控制方法具有更优的动态性能。