Boost升压变换器作为基本的DC-DC变换器拓扑广泛应用于各种直流升压场合。由于Boost变换器非最小相位特性,一直以来在改善其负载瞬态性能上的控制效果不甚理想。时间最优控制方法理论上能够实现开关一次切换使变换器到达新稳态工作点的最快速负载瞬态调节,本文基于此,拟从拓扑改进和控制复合调节角度出发,探索Boost变换器负载瞬态性能的提升技术。研究完成的主要内容如下:首先,设计了时间最优控制Boost变换器的稳态控制器,解决传统PID控制作为稳态控制器时存在的二次调整问题。介绍了电容电荷平衡时间最优控制,及其动稳态切换的控制原理。当采用PID控制作为稳态控制器时,动态结束后变换器存在偏离稳态工作点的二次调整暂态过渡现象。为避免产生该现象,从消除控制信号直流偏置角度出发构建了电感电流纹波滞环控制作为稳态控制。通过仿真和实验验证所整体设计的Boost变换器时间最优控制不存在二次调整,能够完成负载时间最优的动态调节过程。其次,提出了辅助电路并联Boost变换器负载动态最优切换控制,以在时间最优基础上进一步提高Boost变换器负载瞬态性能。引入辅助电路结构,基于电容电荷平衡思想,对辅助电路在负载动态过程中的最优切换时刻进行数学推导。讨论了电感选取条件,以及输出电压调整存在的降落和过冲两种情况。设计控制器并给出数模混合具体实现方法。该控制可突破原Boost主电路参数限制瓶颈,经过验证,能够实现相比时间最优控制更快速的负载瞬态调节。最后,以减小前述辅助电路并联Boost变换器输出电压调整和输入电流过冲为目的,提出序列切换控制策略。从几何角度对控制序列进行了分析和推导,说明控制算法的构建原则和实现步骤。此外,讨论了辅助电路开关切换次数、电感选取以及负载跳变量之间的关系。该控制策略相比辅助电路最优切换控制,解决了存在的输出电压调整和输入电流过冲较大的问题,提高了Boost变换器在瞬态下的输出电压精度,更进一步改善了Boost变换器的负载瞬态性能。