DC-DC变换器作为现代电力电子系统的核心之一,具有重要的工程应用价值,它们的正常运行对保证整个系统的稳定、高效、优质运行意义重大。随着电子技术的高频化和集成化发展,高效率成为电力电子的研究热点。随着智能化、数字化时代的到来,DC-DC变换器广泛应用于工业生产,节能环保,国防科技等领域。因此,加快对DC-DC变换器的稳定高效控制是非常必要且具有重要意义的。同时,随着运行时间和运行状态等实际情况的不间断实时变化,器件的原有特性将进行改变,从而造成故障进而引发安全隐患和经济损失,因此,故障检测无论在工程应用方面还是理论研究方面都显得尤为重要且意义重大。本文将以DC-DC变换器为研究对象,以DSP为控制模块,以基于切换仿射系统建模的电路为稳定控制的基础,探究故障检测问题,其主要结构如下:首先,本文采用BUCK变换器为被控制的模型,设计BUCK变换器的总体硬件方案,其中研究设计了功率驱动电路,降压主电路,采样反馈电路等相关具体硬件方案。通过对比不同参数的器件,根据实测的数据记录,对比系统的稳定性和数据的准确性选择出合适的器件,搭建变换器的硬件平台。接着基于DSP的高性能模数转换和脉冲宽度调制的功能,为减少控制信号的干扰,采用数字控制器DSP28335输出实时可变的脉冲宽度调制信号进行控制,同时研究了模拟量和数字量之间的转换,实现了软件的编程控制。其次,结合基于切换仿射系统建模的稳定控制和上一章的硬件平台搭建,以DSP和硬件电路为基础,实现一种基于切换仿射系统建模的BUCK变换器的稳定控制的验证。其中控制规则通过实时不间断采集电感电流和电容电压值进行实时计算,选取切换仿射系统中多组李雅普诺夫函数中的最大李雅普诺夫函数,强制让DSP中的输出引脚置高电平,完成对硬件电路的闭环控制。第三章详细论述了基于切换仿射系统建模的稳定控制的理论推导过程,并以BUCK变换器为例采用实际硬件平台实验验证了稳定控制的可行性和有效性。最后,采用Typhoon半实物平台替代硬件电路,依旧在基于切换仿射系统建模的基础上实现稳定控制,之后再以此为基础进行故障检测的研究,设计一种适用于BUCK型DC-DC变换器的观测器用以完成元器件的故障检测,其中主要包括电感故障,电容故障和负载故障。本文第四章通过Typhoon半实物平台验证了稳定控制后,详细论述了故障模型和观测器设计,并以Typhoon半实物平台为例实验验证了元器件发生故障时,能够快速准确地实现故障检测。