状态空间平均法

通过对开关变换器的状态变量进行平均和线性化处理以此得到解析结果的分析方法,可用于对稳态和动态小信号的解析分析。但状态空间平均法在进行平均变换处理时要求开关变换器的开关频率远远大于电路特征频率且状态方程中输入变量为常数或缓慢变化量,只能用在扰动频率比开关频率低很多的情况,不适合用于谐振变换器。当变换器有更多的开关状态、含有更多的电容和电感动态元件时,状态空间平均法需要进行大量的运算,建模过程复杂,分析繁琐。目前,该方法主要用以分析理想开关变换器。论文网

电路平均法

电路平均法是对电路中的非线性开关元件进行平均和线性化处理,得到线性等效电路模型,突出优点是等效电路模型与原电路拓扑基本一致。电路平均分主要分为三端开关器件模型法、时间平均等效电路法以及能量守恒法。

三端开关器件模型法把变换器的功率开关作为整体看成一个三端开关器件,用其端口的平均电压、平均电流的关系来表征该模型,然后把它们适当地嵌入到要讨论的变换器中,变成平均值等效电路。在变换器中用开关的等效电路模型替代变换器中的开关,把开关变换器转换成等效的线性电路,进行稳态和动态分析,此法建立了统一的开关模型,建模方法灵活、简单,也适用于谐振变换器。该方法的缺陷在于建模时需要预知开关变换器的直流稳态特性并且只能用于理想开关器件的建模分析。

时间平均等效电路法的原理在于用替代定理将开关变换器中的开关器件替代变换成受控电流源和受控电压源,由此得到等效平均电路,这样我们就能简便的对开关变换器进行稳态分析。这种方法的突出优势在于只需要对开关变换器进行简单的等效变换处理,不需要进行复杂的运算,不仅直观而且物理意义明确,状态空间平均法所能应用的所有开关变换器的建模分析都可以用时间平均等效电路法。但时间平均等效电路法只能对理想开关变换器进行建模分析。     

能量守恒法考虑了器件的开通电阻和二极管的正向导通电压,模型精度高,但由于等效电路模型中的受控电压源和受控电流源的个数较多,导致模型不简明、通用,并且局限于于开关变换器连续工作模式的建模。