Boost变换器控制器设计——02:Boost变换器小信号分析与可行性讨论
本文总结了Boost变换器小信号建模方法及其在控制器设计中的应用。通过将系统变量分解为稳态分量和小信号分量,推导出线性化的小信号状态方程,并建立了相应的模型框图。研究发现,在忽略占空比扰动时,小信号模型与平均模型具有相同的控制特性,可用于控制器参数设计和稳定性分析。但需注意,小信号模型对大信号占空比控制存在局限性,可能导致与真实系统的偏差。该研究为电力电子装置闭环控制提供了理论基础。
本文为电力电子装置闭环控制器设计的学习笔记,参考视频: 【30】boost变换器等效模型分析+开环控制+仿真验证_哔哩哔哩_bilibili
【37】推导boost变换器的小信号模型_哔哩哔哩_bilibili
目录
Boost变换器控制器设计——01:基于输出电压全前馈的电流电压双闭环控制器设计(平均模型法)-CSDN博客
1. Boost变换器的小信号建模
1.1 小信号模型推导
在平均模型的基础上,将系统的输入、输出以及状态量分解为稳定分量与小信号分量叠加的形式,具体如下图所示:

将直流量分离,剩余部分即为小信号模型。同时,由于小信号本身幅值较小,因此由小信号乘积构成的非线性部分可作为高阶无穷小分量忽略掉。至此,剩余部分便是线性化后的小信号状态方程,即:(此处r为考虑等效的电感内阻)

拉氏变换后可以得到以下状态方程:

1.2 模型框图建立
由上述拉氏变换后的状态方程,可以画出Boost变换器系统本身的模型框图,并化简。

对比平均模型得出的控制框图,可以发现该框图仅多出了占空比的小信号部分。

2. 小信号模型设计控制器的可行性
由上面两图对比可以得出,当忽略占空比的扰动时,平均模型与小信号模型具有相同的模型框图,也就是说,在此情况下,可以利用小信号模型来设计控制器参数。
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