[发明专利]一种Boost变换器及其控制方法、开关电源

说明书

本发明公开了一种Boost变换器及其控制方法、开关电源，该Boost变换器包括：Boost变换器本体；所述Boost变换器本体，包括：电感和电容；其中，在所述Boost变换器本体中，所述电感采用分数阶电感，所述电容采用分数阶电容；所述Boost变换器本体的控制器，采用分数阶PID控制器。该方案，通过采用分数阶系统建模，以提升Boost变换器的可靠性和稳定性。

技术领域

本发明属于开关电源技术领域，具体涉及一种Boost变换器及其控制方法、以及具有该Boost变换器的开关电源，尤其涉及一种基于分数阶PID控制的全分数阶化系统的Boost变换器、该Boost变换器的控制方法、以及具有该Boost变换器的开关电源。

背景技术

相关研究中，多是针对整数阶系统的研究，针对分数阶系统的研究较少。其中，整数阶系统的模型为整数阶模型，分数阶系统的模型为分数阶模型。但现实中确实存在分数阶电容和分数阶电感。Westerlund等通过实验测定出不同电介质下分数阶电容的阶数；Jesus等已制造出具有0.59和0.42阶的分数阶电容；Macha-do等指出基于趋肤效应可制造出任意阶次(即阶数)的电感元件，由分数阶元件可构成分数阶系统；王发强等使用阻容分抗电路设计出分数阶模拟电容，用于分数阶Lorenz、Chen、Liu和四翼等混沌系统的电路实现，进一步证实电路系统的分数阶特性。分数阶LC串并联电路(即电感和电容串并联电路)、LCL型电路(即电感、电容和电感型电路)和滤波电路均已有系统的理论研究。因此有必要对分数阶系统及控制进行深入的研究。

由于Boost变换器(即升压变换器)具有时变及非线性特性，容易导致各种非线性现象的发生，对Boost变换器的可靠性和稳定性等产生影响，因此需要对变换器进行精确的研究和分析。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种Boost变换器及其控制方法、开关电源，以解决Boost变换器的时变及非线性特性，影响了Boost变换器的可靠性和稳定性的问题，达到通过采用分数阶系统建模，以提升Boost变换器的可靠性和稳定性的效果。

本发明提供一种Boost变换器，包括：Boost变换器本体；所述Boost变换器本体，包括：电感和电容；其中，在所述Boost变换器本体中，所述电感采用分数阶电感，所述电容采用分数阶电容；所述Boost变换器本体的控制器，采用分数阶PID控制器。

在一些实施方式中，所述Boost变换器本体，还包括：二极管和开关管；其中，在所述Boost变换器本体中，输入电源的正极，经所述分数阶电感后连接至所述二极管的阳极，所述二极管的阴极经所述分数阶电容后连接至所述输入电源的负极；所述开关管的基极，连接至所述分数阶PID控制器；所述开关管的集电极，连接至所述二极管的阳极；所述开关管的发射极，连接至所述输入电源的负极。

在一些实施方式中，所述分数阶电感的阻抗Z_L^α＝L^αs^α，所述分数阶电容的阻抗Z_C^β＝1/(C^βs^β)；其中，L为所述分数阶电感的电感值；α为所述分数阶电感的阶数，且0α1；C为所述分数阶电容的电容值，β为所述分数阶电容的阶数，且0β1；s为分数阶微分算子。

在一些实施方式中，所述分数阶电感，包括：n个分数阶电感单元，n为正整数；每个所述分数阶电感单元，包括：电阻模块和电感模块，所述电感模块和所述电感模块并联设置；其中，在n≥2的情况下，n个所述分数阶电感单元串联设置。

在一些实施方式中，在所述分数阶电容的阶数小于1的情况下，所述分数阶电容，包括：n个分数阶电容单元，n为正整数；每个所述分数阶电容单元，包括：电阻模块和电容模块，所述电感模块和所述电容模块并联设置；其中，在n≥2的情况下，n个所述分数阶电容单元串联设置。