Boost变换器控制：直流电容反馈与负载功率前馈策略

"本文主要探讨了直流电容储能反馈和负载功率前馈在Boost变换器控制策略中的应用，旨在提高变换器的动态响应和稳定性。文章首先从Boost变换器的状态空间平均方程数学模型出发，分析了功率传递关系。接着，提出了一种新的控制策略，该策略将电流作为内环，直流侧电容储能作为外环，内环采用滞环电流控制，外环采用PI调节器。此外，为了增强系统对负载变化的快速响应，引入了负载功率的前馈控制，并设计了相应的前馈功率估算算法。通过实验对比传统电压电流双闭环控制与所提策略，证明了新策略在满足稳态控制要求的同时，具有更优的动态特性。" Boost变换器是一种常见的升压斩波电路，广泛应用于各种电力系统。传统的控制策略通常基于线性化模型，但这种方法可能无法准确处理变换器的非线性特性。本文针对这一问题，从Boost变换器的非线性状态空间平均方程模型出发，深入研究了功率传递关系。 提出的控制策略采用了双环结构，电流内环采用滞环电流控制，这种控制方式能有效跟踪设定值并抑制电流纹波。电容储能外环则采用PI调节器，可以稳定直流侧电压并保持电容储能的稳定。此外，引入负载功率前馈，能提前预测负载变化对系统的影响，从而提升系统的快速响应能力。前馈控制通过估算负载功率，及时调整输入，降低了负载扰动对系统性能的影响。 实验结果显示，新控制策略在动态响应和稳态性能上均优于传统的电压电流双闭环控制。这表明，结合直流电容储能反馈和负载功率前馈的控制策略，对于提升Boost变换器在实际应用中的性能具有显著优势，尤其适用于对动态性能有高要求的系统，如电动汽车、航空航天电源系统等。 关键词涉及的领域包括Boost变换器的控制理论、储能反馈、电流控制、双闭环控制、负载功率前馈以及前馈控制技术，这些都是提高电力转换系统效率和稳定性的关键手段。通过这样的综合控制策略，可以更好地应对电力系统中复杂多变的工作条件，确保系统性能的优越性。