开关电源以其高频率、高效率和高稳定性在航空航天、电子通信和家用电器等领域有着广泛的应用。DC-DC功率变换器作为开关电源的一个重要分支,具有体积小、密度高的优点。但其拓扑结构具有较强的非线性,传统的控制算法因其响应速度慢、动态性能差等缺点,不能满足人们对电能质量的要求。因变换器是典型的变结构系统,控制结构复杂,滑模变结构控制其良好的控制效果引起研究者的关注。本文基于传统滑模理论和二阶滑模理论,以Boost型DC-DC变换器为被控对象进行深入研究。具体内容包括:(1)从理想状态和实际角度入手,对Boost功率变换器进行分析和建模。分析功率变换器的工作原理,依据换能电感的工作状态,探究连续模式、临界模式和断续模式下升压的原理。运用小信号建模法和状态空间平均法对变换器建立数学模型,根据两种建模方式的特点,结合滑模控制理论进行建模,深入理解了变换器的结构和特性。(2)为在实践层面对算法进行研究,提出了Boost功率变换器的平台搭建。以TI公司生产的TMS320F28335型号的DSP作为核心控制芯片进行设计,外围结合电压检测、电流检测、欠压保护、过流保护、MOS保护和驱动电路等模块完成硬件搭建。基于CCS7.4软件开发平台,通过C语言和汇编语言相结合的方式实现软件的编程设计。通过开环和闭环(PID控制器)实验验证了软硬件平台设计方案的可靠性与稳定性。(3)针对线性控制算法不能满足变结构系统高精度的要求,以及其具有对外部环境变化较为敏感的特点,基于滑模控制理论,提出了一阶滑模控制器。控制器中采用指数幂的形式加快了系统有限时间收敛的速度,且积分形式提高了系统的控制精度。在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型,基于Boost功率变换器平台进行实验。通过与PID的仿真和实验对比,证明了该算法比传统线性控制算法具有更好的动态性能、稳态性能和可靠性。(4)针对传统一阶滑模控制算法中存在的“抖振”问题,基于高阶滑模控制理论,提出了一类新型二阶滑模控制器。该算法在设计上不仅考虑了状态空间中的位置误差,而且考虑了误差状态的运动信息,状态误差可以使系统在有限时间内收敛。控制方法的系数因式与状态变量有关,可以对输出进行良好的跟踪。以上三种算法的仿真和实验证明了,该算法提高了Boost功率变换器的动态性能、稳态性能和可靠性。