复合电源系统由电力电子变流器、PWM调制器、驱动电路、反馈控制单元构成，如图5-22所示。由控制理论的知识，复合电源系统静态和动态性能的好坏与反馈控制设计密切相关。要进行反馈控制设计，首先要了解被控对象的动态模型。图5-22中，在进行反馈控制设计前，首先需要获得电力电子变流器的动态模型，从而得到其传递函数。一旦获得被控对象的传递函数，就可以利用自动控制理论的知识来进行反馈控制设计。
（1）大信号模型 由于DC/DC变流器中包含功率开关器件或二极管等非线性元件，因此是一个非线性系统。采用小信号分析法在工作点附近线性化建模，则系统在工作点附近运行可能是稳定的，但受到较大的扰动时，却有可能不稳定。因此，在较大的干扰或较大的参数变化时，建立大信号模型是十分必要的。
在复合电源释能时，双向DC/DC变流器相当于图5-23所示的常规BOOST变流器运行。电感电流连续，一个开关周期可以分为两个阶段。在阶段1，开关G1闭合，电感处于充磁阶段；在阶段2，开关G1打开时，电感处于放磁阶段，相应时段的等效电路见图5-23。
图5-23 双向DC/DC变流器BOOST运行模态等效电路图
互补驱动方式下电感电流连续，则相应的分段状态微分方程如下：
开关G1导通状态（0≤t≤ton）
开关G1断开状态（ton≤t≤T）
根据基本的状态空间平均方法，对以上两式进行综合得到大信号平均方程
式中，d（t）=ton/T，表示占空比；d′（t）=1-d（t）。
在复合电源储能时，双向DC/DC变流器相当于图5-24所示的常规BUCK变流器运行。电感电流连续，一个开关周期可以分为两个阶段。
在阶段1，开关G2闭合，电感处于充磁阶段；在阶段2，开关G2打开时，电感处于放磁阶段，相应时段的等效电路见图5-24。
图5-24 双向DC/DC变流器BUCK运行模态等效电路图
互补驱动方式下电感电流连续，则相应的分段状态微分方程如下：
开关G2导通状态（0≤t≤ton）
开关G2关断状态（ton≤t≤T）(www.xing528.com)
根据基本的状态空间平均方法，对以上两式进行综合得到大信号平均方程：
（2）小信号模型 为了使电源系统的输入输出值达到所需的指标，需要引入反馈控制。自动控制理论中关于控制器的设计方法只适用于线性系统。由于DC/DC变流器中包含功率开关器件或二极管等非线性元件，因此属于非线性系统。但当其运行在某一稳态工作点附近时，电路状态变量的小信号扰动量之间的关系呈现线性系统的特性。尽管电源系统为非线性电路，但在研究它在某一稳态工作点附近的动态特性时，仍可以近似把它当做线性系统。因此，建立DC/DC变流器线性化小信号模型是反馈控制设计的基础。
在大信号模型的基础上，叠加较小的干扰信号，即可获得小信号模型。采用灵活的小信号分析方法，可以转化变流器的非线性，使其成为一个简单的等效线性电路。小信号分析法既保持了变流器运行性能不变，又便于采用制动控制理论对变流器进行分析和设计控制器。
双向DC/DC变流器运行于BOOST模态时的线性化小信号模型为
式中D——稳态占空比，D′=1-D；
U2——高压侧稳态电压，V；
IL——稳态电感电流，A。
由以上小信号模型可得到，输入至输出的传递函数为
控制至输出的传递函数为
双向DC/DC变流器运行于BUCK模态时的线性化小信号模型为
由以上小信号模型可得到，输入至输出的传递函数为
控制至输出的传递函数为
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