升压转换器动力学的首原理建模框架：用于太空中精确能量转换
系统与控制
2025-09-09 v1 系统与控制
摘要
升压转换器是现代电气化和智能技术中必不可少的元件。然而，传统的升压转换器模型依赖稳态假设，无法准确预测在输入电压和负载波动期间的瞬态行为，这会导致显著的输出电压超调和不稳定，进而引起电气系统故障，限制了其在太空中的应用。本研究引入非理想元件耦合，推导了升压转换器的精确动力学方程的首原理建模框架。与目前最准确的升压转换器模型相比，本文提出的模型在输入电压变化时，将实验与仿真输出电压的稳态误差降低了11.0倍（从20.9%降至1.9%），动态状态误差降低了15.4倍（从77.1%降至5.0%）；在负载变化时，稳态误差降低了10.2倍（从15.3%降至1.5%），动态状态误差降低了35.1倍（从42.1%降至1.2%）。因此，设计并在轨道上部署了一个可靠的升压转换器，以实现精确的能量转换。
引用
@article{arxiv.2509.06425,
title = {First-Principle Modeling Framework of Boost Converter Dynamics for Precise Energy Conversions in Space},
author = {Yifan Wang and Wenhua Li and Zhenlong Wang and Xinrui Zhang and Jianfeng Sun and Qianfu Xia and Zhongtao Gou and Jiangang Rong and Tao Ye},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.06425},
year = {2025}
}
备注
24 pages, 30 pages supplementary material, 5 figures, 14 supplementary figures, 6 supplementary tables