非理想Superbuck变换器的系统建模

Superbuck变换器是一个双电感降压DC-DC变换器,是在传统的Buck变换器输入侧加入LC滤波器构成的^[1]。Superbuck变换器由于输入滤波电感的存在具有输入输出电流连续，输入输出电压极性相同的特点，在卫星电源中蓄电池充电电路中得到了广泛的应用。随着DC-DC变换器在新能源、航天航空、电动汽车等领域广泛应用，DC-DC变换器的建模和控制方法也得到了飞速发展。但是，理想模型与实际电路之间的偏差对对DC-DC变换器的建模和控制方法影响已成为不可忽视的问题。本文将对非理想情况下Superbuck变换器进行控制电路设计，以确保系统在最坏条件下也能满足性能和可靠性要求。

目前对于DC-DC变换器建模和控制研究成果很多。文献[2]采用状态空间平均法建立Superbuck变换器的小信号模型，并通过Routh-Hurwitz法分析得到在大占空比下，变换器可能存在右半平面的零点。状态空间法适合用于理想的变换器的小信号分析，若考虑寄生参数，使用状态空间平均法进行建模会引入大量的计算。文献[3]研究了峰值电流控制模式下，Superbuck变换器的动态性能。文献[4]提出了通过采用RC阻尼网络抑制Superbuck变换器右半平面的零点。文献[5]建立了非理想状态下Superbuck变换器的小信号模型，但该文献只考了电感和开关管的寄生参数对传递函数的影响，并未考虑电容寄生参数对传递函数的影响。

在此基础上，考虑各元件寄生参数及电感纹波等非理想因素的影响，采用开关元件平均模型法对非理想Superbuck变换器进行建模，并采用平均电流模式控制设计控制电路。