【作 者】吴书平

【摘 要】目前，随着信息产业的蓬勃发展、传统工业的换代改造以及节约能源要求的
不断提高，斩波电源产业得到了迅速发展。随着社会的逐步发展，电源的发展方
向一定是朝高频化、轻小化和智能化方向发展。因此研究电源的基本建模技术和
控制技术，无论在是从经济角度，还是从科学研究角度上来讲都是很有价值的。
论文首先系统地概述了直流变换电源技术的国内外研究现状。由于电源是一
种弱电和强电相结合的复杂电力电子装置，采用传统的试验方法研究斩波电源，
不但消耗大量的人力、物力和时间，并且有些问题用试验方法难以解决。所以在
真正搭建电路之前都采用仿真技术进行分析和参数优化，而做仿真之前必须对电
源系统进行建模。本文系统地阐述了直流变换器的小信号建模分析方法，在 PSpice
环境下对 Boost 变换器系统进行了仿真。仿真结果与采用解析模型的仿真结果对
比验证了模型正确性，所建立的小信号模型为控制器的设计打下基础。
由于软开关变换器的高阶非线性、多工作模式的特性，软开关变换器的建模
一直电力电子领域研究的难点。论文介绍了一种适用于软开关变换器的非线性分
析的数学建模方法——离散映射建模方法，本文采用离散映射建模方法为 Boost
ZVS MRC 软开关变换器建立了离散映射模型，并进行了仿真，仿真结果与采用
解析模型的仿真结果对比验证了所建立模型的正确性。
硬件电路设计部分给出了设计整个 Boost 变换器的关键环节，尤其是 EMI 滤
波器和控制器的设计。由于 Boost 变换器通常工作在高频状态，开关管上产生的
瞬态脉冲通常包含有能够产生电磁干扰(EMI)的高频谐波。EMI 的存在极大地影
响了 Boost 变换器的电磁兼容(EMC)性能。本文侧重分析了典型斩波电源中的传
导干扰的特性(包括差模和共模干扰)。在变换器控制器的设计部分。本文对 Boost
变换器的开环传递函数进行了分析，分析结果表明该变换器是一种非最小相位系
统。本文采用电压电流双环控制。其中电流环采用了电流峰值控制模式。最后，
本文依据经典控制理论和稳态和动态性能的要求，对系统进行了校正。经仿真表
明，所设计的控制系统性能优良，能满足电源系统的需要。依据于以上所给出的
设计方法，本文完成了一个具体的 100W 的硬开关斩波电源的实验装置开发，调
试结果表明该装置的各项指标达到设计要求。

【关键词】小信号模型，离散映射模型，共模干扰，非最小相位系统，电流峰值控制

【下 载】 (浏览1029次)