原创 Boost变换器分数阶PI控制研究

升压转换器是DC-DC转换器的一种重要类型，它可以通过对其开关器件的通断控制来实现DC电源的Boost输出。

在电动汽车中，光伏发电系统等领域具有广阔的应用前景。该控制策略是实现高压DC-DC转换器输出的重要保证。然而，DC-DC变换器固有的非线性和非最小相位特性，以及系统参数，退化时的外部电源和负载，使得基于电压输出电压的单闭环控制系统无法有效满足高性能应用条件的要求。

近年来，一些学者提出了电压和电流双闭环的反馈控制策略，将变换器电容器的电压控制转变为控制电感器电流的问题，在一定程度上可以减小非最小相位特性和时间。变化的干扰对控制性能的影响。由于Boost转换器采用双闭环控制结构，设计了一种基于电流模式的非线性控制器，不仅控制输出电压具有良好的动，静态性能，而且对电源输入电压的变化具有强大的鲁棒性输出控制。

目前，DC-DC转换器大多采用整数阶控制方法。自本世纪以来，人们的研究发现分数阶控制与传统的整数阶控制相比，控制系统具有更好的动态性能和鲁棒性等，这大大促进了分数阶理论在电机控制，飞机等工程领域的应用。在DC-DC变换器控制领域中，已经报道了基于电压的单个闭环控制的分数阶，并且比整数控制可获得更好的结果。

为了克服Boost转换器PI对控制器的更多控制参数（包括两个小数时间参数）的设置困难，通过定义控制性能指标函数，使用粒子群算法优化搜索控制器参数，得到结果表明PI控制可以有效提高变频器输出电压的质量，并减少系统参数变化对控制的不利影响。通过设计外部负载参数，采用自适应估计律并建立分数阶PI滑模函数，推导了Boost转换器的自适应分数阶滑模控制器，可以使系统的输出电压具有良好的瞬态响应能力和抗负载能力。为了提高Boost变换器的控制性能和鲁棒性，针对双闭环控制系统和分数阶控制特性的优点，提出了一种电压和电流双闭环分数阶比例积分控制方法，并根据已建立的分数阶控制系统双闭环数学模型，采用频域设计理论，通过混合过程的逐步设计，整组电流回路和电压回路分数订购PI控制器参数。同时考虑解析的参数设计，可以降低闭环系统控制参数集成设计过程的复杂性。Boost变换器的双闭环分数阶控制。所提出的双闭环分数阶PI控制方法为探索高性能的DC-DC变换器的控制策略，为控制理论和方法提供了有益的参考。