PWM开关稳压电源大信号设计与反馈控制

"PWM开关稳压电源反馈控制律的大信号设计 (1991年) - 清华大学学报(自然科学版)" 这篇文章是1991年发表在清华大学学报自然科学版上的科研论文，主要探讨了PWM（脉冲宽度调制）开关稳压电源的反馈控制律设计，特别是在大信号条件下的分析与设计方法。作者们基于PWM开关稳压电源的双线性模型和Liapunov渐近稳定性理论，提出了一种新的线性反馈控制律设计策略。 PWM开关稳压电源是一种广泛应用的电力电子设备，它通过改变开关元件的占空比来调节输出电压，以达到稳压目的。然而，这种系统在大信号扰动下表现出强烈的非线性行为，这使得瞬态响应分析和反馈控制电路的设计变得复杂。传统的分析方法如解析法、相平面法等在处理高阶系统时存在局限性。 论文中，作者们采用状态空间平均法建立开关变换器的双线性模型，这是一种简化非线性系统分析的有效途径。双线性系统模型可以涵盖多种实际的非线性物理系统，适合于线性控制理论的应用。借助Liapunov稳定性理论，他们设计了一种线性反馈增益矩阵，确保了开关稳压电源在大信号扰动下的局部渐近稳定性，并能获得良好的瞬态响应。这种方法的一大优点是所需的控制能量相对较小，特别适用于高阶系统。 以双环boost开关稳压电源为实例，论文详细阐述了如何根据稳定性要求设计反馈增益矩阵，该问题转化为求解一个代数Riccati方程的正定数值解。利用计算机进行计算，可以高效地解决这个问题。通过离散时域数字仿真，作者验证了设计方法的优越性，仿真结果表明，这种方法比已有的国际文献方法更优。 这篇论文贡献了一种创新的反馈控制设计方法，为PWM开关稳压电源的动态性能优化提供了理论支持和实用工具，对于电力电子领域的研究和工程实践具有重要的参考价值。