Boost变换器滑模控制：负载电阻扰动响应分析

"这篇论文是首发论文，主要探讨了在负载电阻扰动时，Boost变换器的性能对比分析，特别是比较了传统的PI控制与滑模控制的差异。论文指出，当负载电阻突然减半时，滑模控制相较于PI控制显示出了更快的响应速度和更强的鲁棒性。" 在电力电子领域，Boost变换器是一种广泛应用的直流-直流升压转换器，它能够将较低的输入电压提升到较高的输出电压。然而，Boost变换器的交流小信号模型存在一个右半平面零点，这增加了控制系统的复杂性。为解决这一问题，该论文提出采用滑模变结构控制策略来设计Boost变换器的控制器。 滑模控制是一种非线性控制方法，它通过设计一个滑动表面，使得系统在扰动发生时能够快速趋近这个表面并保持在上面运行，从而实现快速的动态响应和良好的抗干扰能力。在负载电阻扰动的场景下，论文中对比了经典PI控制器与滑模控制器的性能。当负载电阻在0.25秒内从5欧姆降至2.5欧姆时，滑模控制器的输出电压跌落量明显小于PI控制器，并且恢复时间更短，显示出更高的鲁棒性。 具体数据显示，PI控制器的输出电压跌落量为3.912伏，恢复时间为0.045秒，而滑模控制器的输出电压跌落量只有1.70伏，恢复时间仅为0.015秒。这种差异表明，滑模控制在应对负载变化时具有更快的响应速度，能更好地维持输出电压的稳定，同时对输入电压和负载电阻的大范围扰动展现出更强的适应性和稳定性。 此外，论文还强调了滑模控制律的设计，采用了基本逻辑，使得控制器设计更为简洁可行。通过仿真研究，证实了滑模控制下的系统收敛速度快，没有稳态误差，即使在输入电压和负载电阻有大幅度变动的情况下，也能保持良好的控制性能。 这篇论文通过对比分析揭示了在负载电阻扰动时，滑模控制相对于经典PI控制的优势，为Boost变换器的控制策略提供了新的优化方向，对于提高电力电子设备的稳定性和可靠性具有重要的理论和实践意义。