【摘 要】
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阶跃响应是考察直流变换器输出动态响应性能的重要指标。传统的DC/DC控制策略一般采用线性PID控制器,只要参数整定得当,可以使直流变换器在阶跃负载下快速恢复稳定。但随着等离子发生器、航空器、动力电池等应用场合的出现,对DC/DC变换器在脉冲负载下的响应性能提出了要求。脉冲负载的功率呈周期性变化,具有脉冲功率高,平均功率低的特点。由于变换器输出侧的储能元件容量有限,一定频率和占空比的脉冲负载可能会引
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阶跃响应是考察直流变换器输出动态响应性能的重要指标。传统的DC/DC控制策略一般采用线性PID控制器,只要参数整定得当,可以使直流变换器在阶跃负载下快速恢复稳定。但随着等离子发生器、航空器、动力电池等应用场合的出现,对DC/DC变换器在脉冲负载下的响应性能提出了要求。脉冲负载的功率呈周期性变化,具有脉冲功率高,平均功率低的特点。由于变换器输出侧的储能元件容量有限,一定频率和占空比的脉冲负载可能会引起变换器输出电压的震荡,严重影响脉冲负载的正常工作。本文详细分析了DC/DC变换器应对不同脉冲负载的输出响应特性,针对变换器在功率脉冲负载下可能出现的问题,对DC/DC控制器进行了优化设计,并对比验证了所采用控制方法的效果。本文主要研究内容如下:（1）对DC/DC变换器拓扑和控制策略进行了总结和归类,以半桥双向DC/DC变换器为例,建立峰值电流环和平均电流环的小信号模型,优化了控制参数,并对控制环路进行了稳定性分析比较;对脉冲负载进行了数学建模,详细分析了脉冲负载主要参数对变换器不同控制策略输出响应的影响规律,并通过仿真进行验证,提出和确定了本文应对脉冲负载的思路。（2）设计了一种变论域模糊自适应PI控制器。通过变论域优化模糊控制的控制精度,详细阐述了变论域模糊PI控制原理及设计步骤,并根据控制需求制定了模糊规则,仿真验证了变论域模糊PI控制可以有效减小脉冲负载造成的输出电压波动,但恢复稳态仍然需要较长的时间。（3）设计了一种模糊自抗扰控制器。详细论述了自抗扰控制的原理,给出了相应控制参数的整定方法,并将模糊控制与非线性反馈结合,提升了自抗扰控制器的自适应性能,仿真结果表明了模糊自抗扰控制器应对脉冲负载时瞬态响应速度快,有效缩短了输出电压的恢复时间。（4）研制了一台500W的实验样机,介绍了主程序和中断程序流程,实验对比了峰值电流控制、平均电流控制的阶跃响应,仿真对比了变论域模糊PI控制和模糊自抗扰控制的阶跃响应和脉冲负载响应,验证了所设计控制器应对脉冲负载的适应性。
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