为解决多电平Buck变换器中飞跨电容电压平衡控制的复杂问题，以及飞跨电容电压与输出电压的解耦难题，提出逆解耦内模控制方案。建立系统的非线性数学模型，基于逆系统理论完成系统的可逆性证明，实现系统的线性化与解耦，得到多个单输入单输出伪线性子系统，进而通过选择正则滤波器，分别为子系统设计内模控制器，并对控制系统的稳定性和鲁棒性进行分析。仿真结果表明，所提控制策略能有效提升系统的抗干扰性能和动态调节能力，实现飞跨电容电压与输出电压的解耦。实验结果进一步验证了所提控制策略的正确性。
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