论文-Buck变换器双闭环控制仿真研究综述

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BUCK变换器及其控制技术的研究

BUCK 变换器及其控制技术的研究一、实验目的1、理解开环、电压单闭环和电压电流双闭环控制策略的原理，完成系统闭环控制调试；2、建立变换器的模型，通过仿真和实验掌握电压和电流调节器的参数设计方法；3、验证BUCK变换器的输入输出波形特性，PWM波形，及输入输出数量关系，加深对BUCK变换器连续和断续工作模态下的工作原理及特性的理解。

二、实验内容熟悉SG3525的原理及使用方法，理解PWM波产生过程；研究BUCK变换器开环、电压闭环、电压电流双闭环状态下电路各器件，包括功率管、二极管、电感电压电流工作情况，输入输出电量关系，控制电路参数对变换器的性能的影响。

观察电压纹波，观察不同电感、频率和负载对电流连续点的影响。

理解BUCK 变换器闭环控制过程，掌握闭环性能指标。

变换器的基本要求如下：输入电压：20~30V输出电压：15V（输出电压闭环控制时）输出负载电流：0.1~1A工作频率：50kHz输出纹波电压：≤100m V三、实验仪器四、实验原理1)BUCK主电路原理图（图1）图1.BUCK主电路原理图2)控制电路SG3525内部结构框图（）图2.SG3525内部结构框图五、实验步骤1、将BUCK变换器挂箱的所有开关关闭后再接线。

2、控制电路接20V直流电压，调节电位器RW1，用示波器观察并记录占空比为某一定值时SG3525 各管脚波形及驱动电路输出波形。

注意观察SG3525 的9脚、5脚波形和输出波形之间的关系，理解SG3525 芯片PWM 波产生过程。

调节RW2观测PWM波频率的变化，通过测得的PWM波计算PWM波频率。

3、控制电路接20V直流电压，主电路接6-30V可调直流电压，可控制开关S4打在开环状态。

当将开关打在单环时，电路工作在单电压环控制模式下，打在双环时，电路工作在电压电流双环控制模式下。

分别观察三种控制模式下SG3525各管脚波形及驱动电路输出波形。

（一）.开环状态（1）.电感电流连续情况：打开主电路电源，使主电路工作电压为25V，观察电感支路的电流波形，调节负载，使电感工作在电流连续情况下。

基于Buck电路的双闭环控制系统设计的仿真研究

进行仿真，验证电压电流双闭环控制参数设计的可行性。
２．１求取平均量图１Ｂｕｃｋ电路结构拓扑
工作状态１：如图１所示，当功率开关管ｖ导通，二极管Ｄ截
１设计步骤
（１）对Ｂｕｃｋ电路的控制对象进行建模。（２）设计电压电流双闭环控制的补偿网络。
性、时变等特点，为此本文通过基本建模法对系统进行交流小信号分析，用该方法获得控制对象的传递函数，并利用补偿网络形成电压电流双闭环控制系统，通过ＭＡＴＬＡＢ对控制方法进行仿真，验证补偿网络参数设计的可行性。
【关键词】变换器；建模；交流小信号
至时，即在开关周期（０，ｄ）时间内，电感电压 “ （ｆ）和电容
电流ｆｃ（Ｏ分别是：
｜）＝工
（ｆ）
（ｆ）
（２－１）
ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ａｎｄＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉＳｎｏｎｌｉｎｅａｒ，ｔｉｍｅ．ｖａｒｙｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．ＩｎｔｈｉｓＰａＤｅｒ，ｗｅｃｎａｔｈｒｏｕｇｈｈｅｔｂａｓｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅ
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＷＯＲＬＤ・技术交流
基于Ｂｕｃｋ电路的双闭环控制系统设计的仿真研究

毕设-Buck变换器双闭环控制仿真研究PPT

开环Buck电路的建模及仿真
图1
开环Buck电路在MATLAB中模型
图1是开环Buck电路在Simulink中搭建的仿真模型，使用开关器件是MOSFET。
图2
输出电压波形
图3
输出电流波形
对于图2、图3仿真波形，显然不满足设计要求，在对滤波电感、电容进行调节时，可以发现这样的规律：电感越小，超调越大，越稳定；电容越小，超调越小，纹波越大。因此，需要在稳定度，超调量，纹波电压之间进行折衷，对电感、电容进行调节。因此需要对电路进行闭环调节，本设计采用PI和PID两种控制校正方式。
Lf
+
Cf
R Uo
-
-
Buck变换器可将不可控的直流输入变为可控的直流输出，广泛应用于可调直流开关电源及直流电机驱动中。其电路是由一个功率晶体管开关Q与负载串联构成的。驱动信号Ub周期的控制功率晶体管Q的导通与截止，当晶体管导通时，若忽略其饱和压降，输出电压Uo等于输入电压；当晶体管截止时，若忽略晶体管的漏电流，输出电出电压、电流波形知，各项指标都达到了较高的控制精度。
总结
虽然本文针对Buck变换器双闭环控制仿真研究进行了相关的理论分析和仿真研究，但由于本人水平及经验的限制，本次设计还有很多不到位的地方，值得我在今后的学习研究中去完善。
谢谢观看
图6
输出电流波形
PID控制方法的仿真设计
图7 加PID校正后仿真电路
本文采用凑试法确定PID调节参数，凑试法是通过闭环运行或模拟，观察系统的响应曲线，然后根据各调节参数对系统响应的大致影响，反复凑试参数，以达到满意的响应，从而确定PID的调节参数。增大比例系数一般将加快系统的响应，这有利于减小静差。但过大的比例系数会使系统有较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。减小有利于加快系统响应，使超调量减小，稳定性增加，但对于干扰信号的抑制能力将减弱。在凑试时，可参考以上参数分析控制过程的影响趋势，对参数进行先比例，后积分，再微分的整定步骤。其具体步骤如下：首先整定比例部分。将比例系数由小调大，并观察相应的系统响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。如果系统没有静差或静差小到允许的范围之内，并且响应曲线已属满意，那么只需要用比例调节器即可，最优比例系数可由此确定。当仅调节比例调节器参数，控制精度还达不到设计要求时，则需加入积分环节。整定时，首先置积分常数为一个较小值，经第一步整定得到的比例系数会略为增大，然后增大积分常数，使系统在保持良好动态性能的情况下，静差得到消除。在此过程中，可根据响应曲线的好坏反复修改比例系数和积分常数，直至得到满意的效果和相应的参数。应该指出，在整定中参数的选定不是惟一的。事实上，比例、积分和微分三部分作用是相互影响的。从应用角度来看，只要被控制过程的主要性能指标达到设计要求，那么比例、积分和微分参数也就确定了。最终得到的一组较理想的参数为 P=2.2，I=88，D=0.001。

基于大功率交错并联的BUCK变换器仿真设计--论文

Buck电路就是降压斩波电路，是基本的DC-DC电路之一。

用于直流到直流的降压变换。

随着电力电子技术在生活中的应用，Buck变换器在一些如计算机、精密仪器等高性能的 DC-DC 直流变换器中经常使用。

单个Buck变换器在进行大电流输出时，器件应力的增加，会产生效率和热量等方面的诸多问题。

此外，为了提高动态响应，需要去耦电容和大量的输出滤波电路，这样便会进一步增加系统的成本和体积。

因此，在低电压大电流的场合进行设计时，一般不会采用单个的Buck变换器。

熟悉了Buck变换器的工作原理，了解了交错并联技术的基本原理及其优点，并分析了两相交错并联 Buck 电路的工作过程，通过具体的实例说明了 Buck 变换器的设计过程，使用MATLAB仿真软件对设计的电路进行仿真印证，通过对单个Buck变换器与交错并联Buck变换器的仿真结果的比较，得出交错并联技术可以减小输出电流纹波和增大纹波频率，降低滤波电容和磁性元件的要求，提高变换器的功率密度。

关键词： Buck变换器，交错并联，MATLAB第一章概述 (3)第二章 Buck电路 (4)2.1 Buck电路原理图 (4)2.2 Buck电路工作原理 (4)2.3 Buck电路在应用中的局限 (5)第三章交错并联 (6)3.1 交错并联简介 (6)3.2 交错并联的优点 (6)3.3 多相交错并联的Buck变换器连接方式 (6)第四章基于大功率交错并联的Buck变换器设计及仿真 (8)4.1 MATLAB简介 (8)4.2 设计意义及目的 (8)4.3 方案设计及仿真结果比较 (8)4.3.1 单个Buck变换器设计及仿真 (9)4.3.2 两相交错并联Buck变换器设计及仿真 (9)4.3.3 反馈控制PWM波两相交错并联Buck变换器设计及仿真 (10)4.4 仿真过程中出现的问题及解决办法 (11)第五章结语 (12)第一章概述Buck 电路，也称Buck变换器，是最基本的拓扑结构之一。

基于Buck变换器的双环开关调节系统的设计和仿真

基于Buck变换器的双环开关调节系统的设计和仿真作者：夏伟薛勇杨杰来源：《电子世界》2013年第12期【摘要】Buck电路是一种降压斩波器，降压变换器输出电压平均值Vo等于占空比乘以输入电压Vin。

通常电感中的电流是否连续，取决于负载的大小，所以简单的BUCK电路输出的电压不稳定，一旦负载突变会造成严重后果。

加入闭环控制系统，输出电压经采样环节后和参考电压比较，同时在此基础上引入电流反馈，得到的误差信号送至控制器，控制器输出信号送至PWM环节和锯齿波时钟信号比较，改变占空比d即可调节开关变换器的输出电压，达到稳定电压的目的。

【关键词】Buck电路；闭环控制；PWM环节1.引言随着电力电子技术的迅速发展，高频开关电源变换器已广泛应用于计算机、电信、航空航天等领域。

其核心是电能形式的变换和控制，并通过电力电子电路实现其应用。

Buck变换器是开关电源变换器中最常见的一种，主要应用于低压大电流领域，有众多拓扑。

但简单的Buck电路输出电压不稳定且会受到负载和外部的干扰。

为了达到稳定输出电压的目的，在电压反馈的基础上引入电流反馈实现双环控制，获得较好的动态性能。

2.Buck变换电路控制系统的基本原理2.1 单闭环调节系统的设计和主电路模型具有电压控制的Buck变换器开关调节系统如图1所示，主电路为Buck变换电路[1]，控制电路采用电压负反馈。

在负反馈电路中，输出电压U经采样后与给定的参考电压U比较，得到误差信号Ue送至控制器，控制器输出信号Uc送至PWM环节，与PWM环节中的振荡器产生的锯齿波时钟信号比较，使比较器输出周期不变，脉冲宽度即占空比d受Uc调制的一系列脉冲信号，再通过驱动器将脉冲信号放大，控制变换器的功率开关器件的导通与关断。

由于电压和负载发生变化，或系统受到其他因素干扰使输出电压发生波动时，通过负反馈回路[2]可调节开关变换器的功率器件在一个开关周期内的导通时间，达到稳定输出电压的目的。

2.2 双环开关调节系统的设计为了克服单环系统在控制和环节上的延迟，在电压反馈的基础上引入电流反馈实现双环控制，可获得较好的动态性能。

Buck电路的闭环设计及仿真分析

Buck电路的闭环设计及仿真分析一、本文概述随着电力电子技术的飞速发展，电源转换技术已成为现代电子设备不可或缺的一部分。

其中，Buck电路作为一种基本的直流-直流（DC-DC）转换器，因其结构简单、效率高、调节范围宽等优点，在电子设备中得到了广泛应用。

然而，为了确保Buck电路在各种环境和负载条件下的稳定性和高效性，闭环设计显得尤为重要。

本文旨在探讨Buck电路的闭环设计方法，并通过仿真分析验证设计的有效性。

文章首先简要介绍了Buck电路的基本原理和应用背景，然后重点阐述了闭环设计的重要性及常用方法。

在闭环设计部分，文章详细分析了反馈网络的选取、控制策略的制定以及功率级和控制级的协同工作等问题。

同时，结合具体的设计实例，阐述了闭环设计在实际应用中的具体实现过程。

为了验证设计的有效性，文章采用了仿真分析的方法。

通过搭建基于MATLAB/Simulink的仿真模型，对设计的Buck闭环电路进行了全面的仿真分析。

仿真结果证明了闭环设计的有效性，同时也为实际电路的制作和调试提供了重要参考。

文章对闭环设计的Buck电路进行了总结，并指出了未来研究方向和潜在的应用前景。

通过本文的研究，旨在为从事电源转换技术研究和应用的工程师和学者提供有益的参考和启示。

二、Buck电路的基本原理Buck电路，也称为降压转换器，是一种基本的直流-直流（DC-DC）转换电路，其主要功能是将较高的直流电压降低到所需的较低直流电压。

其名称来源于电路中开关元件（如MOSFET或晶体管）的操作，类似于"bucking"（减少或抑制）输入电压。

Buck电路的基本构成包括一个开关（通常是MOSFET），一个电感（或称为线圈），一个二极管（也称为整流器或续流二极管），以及一个输出电容器。

在开关打开时，电流通过电感从输入源流向输出，此时电感储存能量。

当开关关闭时，电感释放其储存的能量，通过二极管向输出电容器和负载供电。

Buck电路的工作原理基于电感的电压-电流关系。

数字控制双闭环同步Buck+变换器不稳定性研究

2 数值仿真
2.1 SBC 状态方程图 1 给出了数字控制双闭环 SBC 框图。系
统可以从结构上分为两部分：功率级主电路和数字控制器。数字控制器包括两个 ADC 模块，一个补偿器，以及一个可以为功率级开关管提供精确控制信号的 DPWM 模块。补偿算法在控制环中具有重要地位，直接影响到系统的输出品质。依据文献[16-17]的研究结果，为了避免发生极限环振荡现象，补偿算法中必须要包含一个增益较小的积分环节。因此，本文采用比例-积分（Proportional-Integral PI）算法补偿输出电压电流偏差，如下式所示：
压和电感电流。Ki 为电流反馈环增益，Kp 和 Kin 为比例和积分控制增益。DPWM 模块通过比较
控制信号 c(t) 与载波信号 vr (t) 来产生 DPWM
驱动信号占空比。 c(t) 是补偿器输出的离散信
号 c(n) 经过一阶保持器后获得的连续信号，
c(t) = c(n) (u(t − nT ) − u(t − (n +1)T )) 。 (2)
为：若 c(t) > vr (t) ，DPWM模块输出高电平，
开关S导通；反之，DPWM模块输出低电平，开关S关断。在连续导通工作模式（Continuous Conduction Mode-CCM）下，系统在一个开关周期内有两种拓扑结构，系统状态方程可以表示为，
x& = Am x + QmE
m = 1, 2
(4)
y = Γx
上式中， E 为供电电源电压， m 代表开关 S 状态。S 闭合时， m =1；反之， m =2。 x 为系统状态矩阵， y 为输出变量矩阵
⎡ i(t) ⎤
⎡i(t) ⎤
x = ⎢⎣vc (t)⎥⎦ ， y = ⎢⎣v(t)⎥⎦

Buck变换器V_2控制方法改进及Matlab仿真_魏文艳

统在没有引入补偿电压时有 $ V1 = $ V0 * (m 1 /m 2 ) 引入补偿之后有 m2 + m m1 + m 系统稳定的条件是 $V1 < $V0, 即 m2 + m < 1 m1 + m 可推出 1 m >(m 1 + m 2 ) 2 $V1 = $V0* 由图 4 知 D # T# m 1 = - ( 1 - D ) # m 2 # T 推出 m1 = ( 1 故可以推出 m > ( 1 - 1 )m 2 2D ( 7)
( 9)
把公式 ( 8 ) ( 9 ) 代入 ( 7 ) 得 ( Vout - 0. 5V in ) # DT $V c > ( 10 ) L 从上述推导中得到结论 : 只要引入的输出电压斜坡补偿值满足 ( 10) 式 , 系统就能稳定工作。
图 9
改进后的 V2 控制方法的响应波形
由以上各图分析得到三种控制方法在相同的输入冲击
图 3 V 2 控制优化后的 B uck 变换器电路图
3 V 控制原理分析及改进
2
占空比 D < 50 % 时 , 如果电阻 E SR 上受到一个扰动量 $ V, 如图 4 所示扰动量被消除了 , 系统是稳定的。
图 2
V 2 控制 B uck 变换器电路图
图 4
电阻 E SR 上电压受到扰动的情况 ( D < 50 %)
收稿日期 : 2006 - 04 - 12 修回日期: 2006 - 05 - 11
2
Bu ck电路结构及原理
Bu ck变换器基本电路形式如图 1所示。在图 1中 , S是开关器件 , VD 是续流二极管 , L 是滤波电感 , C 是滤波电容 , R 为负载电阻。 B uck 电路是一种降压斩波器 , 其输出电压平均值 Vo 总是小于输入电压 V s , 该电路有两种工作状态 , 一种为 S闭合期间的工作状态 , 一种为 S断开期间的工作状态。

Buck 变换器论文

Buck变换器毕业论文基于ARM的Buck变换器制作电子技术近年来发展迅猛，直流开关电源广泛应用于个人计算机、电信通信、系统、航空航天和生物医疗等领域，对开关电源的性能、功率密度、工作效率和可靠性的电子系统中有着广泛的应用，小型化成为必然的要求。

本文对Buck 变换器的整体电路和硬件电路进行了讨论。

首先，对Buck 变换器的背景，发展状况进行阐述。

其次，对Buck 变换器的硬件设计进行了介绍，STM32 处理器的简介和内部主要结构介绍，还有对变换器中的主要电路进行介绍，功率及驱动电路、电源电路、保护电路、软开关电路及控制、电流传感器的电路原理。

再次，对整体电路进行一些简单的描述。

最后，在附录中，本文还将给出一些必要的系统设计资料，供参考之用。

关键词：Buck 变换器，STM32 处理器，硬件电路，整体电路Based on the arm of the changes made a buckAbstractElectronic technology development in recent years, the dc power supply has the wideapplication in personal computers and telecom communications, the electrical system, airspace and biological and medical fields, switching power supplies of power, performance,efficiency and reliability have made a higher demands. Buck change in the battery power ofcomputer, and many consumer products have the power supply of electronic systems arewidely used, advocate small-size become inevitable. To buck this transformation of theelectrical circuits and hardware circuit discussed.First, buck to change the background and development in the paper. Secondly, the buckfrom the hardware design, stm32 processors, and internal structure, and to introduce majorchanges in the main circuits to introduce, power and driven circuit, power supply circuits, theprotection circuit and the electrical and control, the principle of the circuit. Currentsensors.Thirdly, the circuit to make some brief description. Finally, in the annex, this will alsogive some necessary system design, data for reference only.Key words: Buck changes, hardware circuit stm32 processor, the circuitBuck 变换器毕业论文目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景介绍 (1)1.2 课题研究状况 (1)1.3 课题研究方法 (2)第2章STM32处理器 (3)2.1 STM32 处理器介绍 (3)2.2 高级控制定时器(TIM1) (4)2.2.1 简介 (4)2.2.2 主要特性 (4)2.3 通用定时器(TIMx) (5)2.3.1 概述 (5)2.3.2 主要特性 (5)2.3.3 功能概述 (6)2.4 模拟/数字转换(ADC) (7)2.4.1 介绍 (7)2.4.2 主要特征 (7)2.4.3 引脚描述 (8)2.4.4 功能描述 (9)第3章系统硬件设计 (11)3.1 Buck 电路的开关过程分析 (11)3.2 功率及驱动电路设计 (12)3.2.1 IR2110 简介 (12)3.2.2 IR2110 内部结构和特点 (12)3.3 电源电路及保护电路设计 (13)3.3.1 电源电路设计 (14)3.3.2 保护电路设计 (14)3.4 软开关电路及控制电路设计 (18)3.5 电流传感器的电路设计 (21)3.5.1 电流传感器的介绍 (21)3.5.2 工作原理 (21)3.5.3 模拟霍尔传感器SS495 介绍 (22)结论 (25)致谢 (26)参考文第1章绪论1.1 课题背景介绍开关电源技术的发展、应用领域的扩大，特别是近几年便携式电子产品的飞速发展,使高效率、高可靠性、高精度、高功率密度成为开关电源的发展方向，对集成电路设计提出了挑战。

【doc】新型Buck-Boost矩阵变换器的双闭环控制策略

新型Buck-Boost矩阵变换器的双闭环控制策略第26卷第2期2009年2月控制理论与应用ControlTheory&Applications,b1.26No.2Feb.2009文章编号:1000—8152(2009)02--0203—06新型Buck.Boost矩阵变换器的双闭环控制策略张小平一,朱建林.,唐华平,张炳根,宋芳(1.湖南科技大学信息与电气工程学院,湖南湘潭411201;2.中南大学机电工程学院,湖南长沙4100833.湘潭大学信息工程学院,湖南湘潭411105;4.湖南交通职业技术学院机电工程系,湖南长沙410004)摘要:为了克服传统矩阵变换器电压传输比低的缺陷,提出了新型Buck.Boost矩阵变换器,采用双闭环控制策略进行控制.介绍了该控制策略的基本原理与设计方法,对比分析了该控制策略与滑模控制及离散滑模控制的各种特性,并通过仿真对其控制效果进行了验证.结果表明:该控制策略不仅具有比滑模控制和离散滑模控制更加优良的动态性能,而且还具有更强的谐波抑制能力,其输出波形的谐波失真度更小,稳态精度更高,因而具有更好的应用价值.关键词:Buck-Boost矩阵变换器:双闭环控制策略;对比分析;仿真中图分类号:TM46文献标识码:AAdouble.1oopcontrolstrategyforthenewBuck.Boostmatrixc0nverterZHANGXiao—ping,ZHUJian—lin0,TANGHua—ping,ZHANGBing—gen4,SONGFang(1.CollegeofInformationandElectricalEngineering,HunanUniversityofScienceandTech nology,XiangtanHunan411201,China;2.CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,CentralSouthUniversity,ChangshaH unan410083,China;3.CollegeofInformationEngineering,XiangtanUniversity,XiangtanHunan411105,China ;4.DepartmentofMechanicalandElectricalEngineering,HunanCommunicationPolytechn ic,ChangshaHunan410004,China)Abstract:BecauseofthelOWvoltagetransferratioInaconventionalmatrixconverterandnoi mprovementCanbemadebyemployingdifferentcontrolstrategies,anewBuck—Boostmatrixconverterisproposedbyemployingadouble—loopcontrolstrategy.Thefundamentalprincipleofthiscontrolstrategyanditsdesignmethod areintroduced.V arious characteristicsarethencomparedamongthiscontrolstrategy,theslidingmodecontrolandth ediscreteslidingmodecontro1.Thevalidityofthiscontrolstrategyisalsotestedbysimulation.Theresultsshowthatt hedouble—loopcontrol strategymakesthesysteminbeuerdynamicperformanceandstrongerharmonicsuppression thantheslidingmodecontrolandthediscreteslidingmodecontrol,andachieveslowerharmonicdistortionandhigherstea dy—stateprecision.Theseare themostvaluableadvantagesoftheproposedconverterinengineeringapplications. Keywords:Buck?-Boostmatrixconverter;double-—loopcontrolstrategy;comparisonanalysis;simulation1引言(Introduction)矩阵变换器因具有简单的拓扑结构和一系列理想的电气特性[,,而一直成为电力电子领域研究的热点.然而由于存在电压传输比低等缺陷[3】'使其至今还未得到推广应用.为此,文【4】从改变矩阵变换器主电路拓扑结构出发进行研究,提出了一种具有高电压传输比的新型Buck-Boost矩阵变换器(Buck—Boostmatrixconve~er,BBMC)的主电路拓扑结构.并且针对该拓扑结构的逆变级,提出采用滑模控制策略进行控制,取得了较好的效果.但该控制策略存在开关频率不固定以及因未能实现对电感电流的直接控制而在系统出现异常时可能导致控制失败等缺收稿日期:2007—01—17;收修改稿日期:2007—09--25基金项目:国家自然科学基金资助项目(5O575228).点.文[5】针对BBMC提出采用离散滑模控制策略,虽有效解决了开关频率不固定的问题,但仍未能实现对电感电流进行直接控制.本文为此提出采用双闭环控制策略对其进行控制,则有效解决了上述问题.文中对该控制策略的基本原理与设计方法进行了说明,对其控制效果进行了仿真研究,并与滑模控制及离散滑模控制所具有的不同特点进行了对比分析.2BBMC拓扑结构简介(Briefintroductionon topologyofBBMC1三相一三相BBMC的拓扑结构如图1所示【4】.该结构采用AC—DC—AC两级变换器的结构形式,中间直控制理论与应用第26卷流环节无储能元件:其整流级为一个3/2相矩阵变换器,逆变级则采用三相Buck—Boost逆变器的结构形式,它由3个电流可双向流动的Buck—BoostDC—DC变换器组成;三相负载采用y型连接,跨接于三相逆变器的输出端.,,pf<D0}D_丰D卜一l￡:赢,Rt_r,广'广,1LI''Iifl3VVV}●2^^t,s'f,c丰(,=一I卜——V,..L-==-1三相一=相BBMC拓扑结构Fig.1Thetopologyofthreephase—threephaseBBMC 3BBMC控制策略研究(Studyonthecontrol strategyofBBMC)根据BBMC在结构和功能上分为整流级和逆变级两部分并可独立控制的特点,分别对其研究采用了不同的控制策略.3.1整流级控制策略(Thecontrolstrategyofthe rectifier)BBMC的整流级采用无零矢量的空间矢量调制策略[6]6.设三相输入电源电压为fu:UmCOS0=gmcos(wt),{=c.s=cOS(—27r),(1)Uc=c.s.=c.s(ut+277).其中:为输入角频率,为输入相电压幅值.根据文献【6】,在保证单位输入功率因数的条件下,在一个PWM开关周期内整流输出电压的局部平均值为UdcD3Gn,(2)其中COS0.=max(Icos0I,lCOS0bl,ICOS.I)3.2逆变级控制策略(Thecontrolstrategyofthe inverter)先简要介绍一下滑模控制与离散滑模控制的主要特点及基本原理,再重点分析双闭环控制策略的工作原理与设计方法.3.2.1滑模控制与离散滑模控制简介(Briefintro—ductiononslidingmodecontrolanddiscrete slidingmodecontro1)滑模控制的主要特点在于它对系统的模型误差和参数变化具有鲁棒性【4j.其基本工作原理是:以逆变器中电容电压与电感电流为状态变量,由状态变量与其参考值的偏差的线性组合构建滑模面函数.在实际应用中,该滑模面函数由硬件电路实现,由硬件电路产生的滑模信号加到一个滞环比较器,由其产生控制信号来控~JlJBuck—Boost变换器中的功率开关,通过调节状态变量的大小使滑模面函数维持在零附近,从而实现输出电压对其参考信号的准确跟踪.离散滑模控制相对于滑模控制的主要特点在于它使系统具有固定的开关频率【,.该控制策略通过将逆变级状态方程离散化而得到其差分方程,根据设定的输出变量函数及其参考输出函数而得到系统的跟踪误差,结合该跟踪误差所满足的2阶动态差分方程及滑模存在条件可得到系统的离散滑模面方程,据此可实现针对逆变级状态变量的离散滑模控制.3.2.2双闭环控制的基本原理与设计方法(The fundamentalprincipleofdouble—loopcontrol anditsdesignmethod)[】该控制策略通过两个控制闭环实现对Buck.Boost变换器中两个状态变量的解耦控制,不仅控制方案简单,而且由于它实现了对电感电流的直接控制而使它对外部干扰具有很强的鲁棒性,即使在非线性负载,负载突变或瞬间短路等恶劣情况下也能保证系统的稳定运行,因而具有很高的可靠性.下面先基于局部平均值的概念建立其数学模型,再阐述其具体设计方法.为简化分析,以第1相Buck.BoostDC.DC变换器为例(其他两相的情况相同),其数学模型为UL1=dl瓦dc一(1一d1)"c1,icl=(1一d1)iL1+i1.(3)(4)其中:札c1和c1分别为电容1的电压和电流,札Ll和L1分别为电感1的电压和电流,_d为直流输入电压,i1为输出电流,d1为占空比,下标l表示第一相Buck.Boost变换器.电感L1和电容1的传递函数为ILl(S)一1ULl(s)rL1+L1s'Vc~(s)一1+rc1C18l(s)C1s'(5)(6)第2期张小平等:新型Buck—Boost矩阵变换器的双闭环控制策略其中1和rc1分别为电感1和电容C1的等效电阻.上述数学模型准确地描述了Buck—Boost变换器的基本特性,在此基础上提出双闭环控制策略,它由电感电流控制内环和电容电压控制外环组成.电感电流控制内环如图2所示,它以式(3)(5)为其数学模型.该控制环通过对电感电流的直接控制而达到了提高系统可靠性的目的.为简化控制方案,该控制环以电感电压为控制变量,即作为Pl控制器的输出.下面简述其基本工作原理:由图2可见,以电感电流的参考值与其实际值的偏差作为PI控制器的输入,其输出作为电感电压的参考值ULlref.由式(3)有d:.(/)1——.{)UC1十/Zdc通过上式即可求得占空tkd,将d1经限幅后作用于Buck—Boost变换器,控制其功率开关和的导通时间,从而调节电感电流使其按参考值变化.其中PI控制器可按常规方法设计,限幅环节在于避免电感电流出现异常值.图2电感电流控制内环原理框图Fig.2Schematicdiagramoftheinnercontrol loopforinductorcurrent电容电压控制外环如图3所示,它以式(4)(6)为其数学模型.该控制环的作用在于使电容电压按设定的参考值变化,从而获得所需的输出电压.同样,为简化控制方案并实现外环与内环之间的解耦控制,该控制环以电容电流为控制变量,即作为PI控制器的输出.其基本工作原理是:以电容电压的参考值与其实际值的偏差作为PI控制器的输入,其输出作为电容电流的参考值ic1.由式(4)可得:Llref=.(8)zL=———一.【)通过上式即可求得内环电感电流的参考值.但式中占空比d1由控制内环确定,为实现外环与内环之间的解耦控制,(1一d1可由下式近似表示.1一d1≈—.f9)'UC1+Udc将产生的电感电流参考值经限幅后作用于控制内环,进而通过改变占空Lkd调节电感电流和电容电压,使电容电压按设定的参考值变化,从而达到控制输出电压的目的图3电容电压控制外环原理框图Fig.3Schematicdiagramoftheoutercontrol loopforcapacitorvoltage4仿真分析(Simulationandanalysis)为验证双闭环控制策略的控制效果并便于同滑模控制及离散滑模控制进行对比分析,采用MATLAB对上述3种控制策略同时进行仿真研究. 假设三相输入电源,功率开关,电感及电容等均为理想元件.仿真参数设置如下:输入为对称三相电源,其相电压有效值与频率分别取:220V/50Hz;电感与电容分别取:Li=450H,=70F,i=l--,3;采用三相对称阻感负载,其电阻和电感分别为:R7:50Q,Lj=300H,j=l^一3;滑模控制系数取:1=0.1,k2=0.09;2阶差分方程参数取:A=一1.89,2=0.89;电压控制环PI控制器参数取:kP=5.5,kI=8X10.4;电流控制环PI控制器参数取:kp=50,kI=1.24X10-4; PWM开关频率取20kHz.为验证BBMC变压变频的性能,仿真分稳态分析和动态分析两种情况进行:4.1稳态分析(Steady—stateanalysis)稳态分析在于验证系统对频率与幅值固定的参考信号的跟踪情况.任取参考信号分别为450v/75Hz及150V/25Hz(对应于相电压幅值/频率).仿真波形如图4--,6所示.其中图4为a相输入电压u与输入电流i..的波形,由于滤波电容的作用,使i的相位略超前札.;图5和图6~,fJ分别为参考电压设为450V/75Hz和150V/25Hz时对应于3种控制策略的三相输出电压仿真波形:仿真结果分别见表1和表2,其中THD表示总谐波失真度.\-日一\t|S图4a相输入电压与输入电流波形Fig.4Thesimulationwaveformsofaphase voltageandcurrent控制理论与应用第26卷>\(a)滑模控制t|s(b)离散滑模控制t}s(C)双闭环控制图5参考电压设为450V/75Hz时的三相电压波形Fig.5Thesimulationwaveformsofthree-phaseoutput voltageunderexpectoutput450V/75Hzt/S(a)滑模控制(b)离散滑模控制t{S(C)双闭环控制图6参考电压设为150V/25Hz时的三相电压波形Fig.6Thesimulationwaveformsofthree—phaseoutput voltageunderexpectoutput150V/25Hz表1参考电压设为450V/75Hz时的仿真结果Table1Thesimulationresultsunderexpectoutput450f]5Hz控制方式电压,频率/THD滑模控制449.2v,75Hz/1.74%离散滑模控制457.8v,75Hz/1.24%双闭环控制448.9V/75Hz/0.53%表2参考电压设为150V/25Hz时的仿真结果Table2Thesimulationresultsunderexpectoutput150V/25Hz控制方式电压,频率/THD滑模控制148.3V/25Hz/1.71%离散滑模控制149.3V/25Hz/0.98%双闭环控制148.7V,25H.60%4.2动态分析(Dynamic—stateanalysis)动态分析在于验证系统在运行中当参考信号或负载发生突变时的运行情况,以此来评价系统的动态性能.仿真分两种情况进行:第1种情况负载不变,参考信号发生突变.如取参考信号由311V/50Hz突变至150V/25Hz,又突变至450v/75Hz.仿真波形如图7所示.第2种情况参考信号不变,负载发生突变.如取参考信号为311V/50Hz,负载电阻由50Q突变至25又回~mJ5oQ,相应的输出相电压与相电流波形如图8所示.500>—500500>,0—5001/S(a)滑模控制00.010.020.O30.040.050.O6t|S(b)离散滑模控制00.0l0.020.030.040.050.06t/s(C)双闭环控制图7参考信号发生突变时的三相输出电压波形Fig.7Simulationwaveformsofthree-phaseoutputvoltage forasuddenchangeinthereferencesignal第2期张小平等:新型Buck—Boost矩阵变换器的双闭环控制策略207 400>200,0一200—400400Z200,0200—400t/S(a)滑模控制4O0>2o0一20o—4oo(b)离散滑模控制:一:…………………00.O20.040.O60.08r/S00.O20,o40.O60.08t|S(C)双闭环控制图8负载电阻由50Q突变至25Q又回到5OQ时的三相输出电压波形Fig.8Simulationwaveformsofthree—phaseoutputvoltage forasuddenchangeintheloadfrom50Qto25Qandthento50Q5逆变级3种控制策略的对比分析(Comparisonofthethreecontrolstrategy fortheinverter)根据上述仿真分析及相应的仿真结果.对双闭环控制与滑模控制及离散滑模控制进行对比分析如F:1)3种控制方案的共同点:①3种控制方案均能使BBMC实现输出电压和频率的任意调节,其电压传输比既可大于1,也可小于1:且输出电压能较准确地按设定的参考值变化,输出频率和参考值基本一致.②3种控制方案均能使BBMC直接输出较标准的三相对称正弦波而无需滤波环节,谐波失真度小. 2)3种控制方案的稳态和动态性能比较:①在稳态情况下,以双闭环控制对应输出波形的谐波失真度最小,输出波形质量最好,离散滑模控制次之,而滑模控制对应输出波形的谐波失真度最大.②动态性能方面,从输出波形的动态响应来看,滑模控制从运行开始至进入稳态之前,输出波形会出现较大的超调,过渡过程时间较长;比较而言,离散滑模控制起动过程的超调较小,过渡过程时间较短;而双闭环控制的起动过程几乎无超调,过渡过程时间很短,系统能很快进入稳定状态;当运行条件发生突变,如参考输出电压或者负载发生突变时,也有上述同样的结果.说明双闭环控制的动态特性最好, 离散滑模控制次之,而滑模控制更次之.313种控制方案其他优缺点的比较:①滑模控制的优点在于它对系统的模型误差和参数变化具有鲁棒性,另外其硬件和软件实现均较简单.其缺点在于它所涉及的相关理论较复杂,开关频率不固定,滑模控制系数的选择较困难以及由于未能实现对电感电流的直接控制而在系统出现异常情况时可能导致控制失败等;其次,其基于模拟电路的实现方式还存在易受干扰及漂移等因素影响的缺点.②离散滑模控制相对于滑模控制的主要优点在于它使系统获得了固定的开关频率,另外其基于数字式的实现方式,还使系统具有控制灵活,移植方便等优点.该控制策略的缺点同滑模控制一样,也包括它所涉及的相关理论复杂,控制参数的选择较困难以及未能实现对电感电流的直接控制而在系统出现异常时可能导致控制失败等;另外,在相同输出电压的情况下,离散滑模控制所需直流偏置电压较滑模控制和双闭环控制都要大,因而相应的开关损耗亦较大.③双闭环控制的优点在于因其实现了对电感电流的直接控制而使系统对外部干扰具有很强的鲁棒性,控制系统因而具有很高的可靠性:其次,该控制策略的基本原理和控制算法都较简单,系统设计实现均较容易等.其缺点在于相对于另外两种控制OOOll:208控制理论与应用第26卷策略来说,其控制系统每相都增加了1个电流检测模块,硬件成本略有提高.通过上述分析可见,从控制系统所获得的动态与稳态性能,系统的抗干扰能力,有关控制系统设…计与具体实现的难易等方面比较,双闭环控制策略相对于滑模控制与离散滑模控制都具有较明显的优势,因而具有更好的应用价值.6结论(Conclusion)针对为克服传统矩阵变换器电压传输比的缺陷而提出的新型Buck—Boost矩阵变换器(BBMC),提出采用双闭环控制策略进行控制.介绍了该控制策略的基本原理与设计方法,对比分析了该控制策略与滑模控制及离散滑模控制的不同特点,并对3种控制策略的控制效果进行了对比仿真分析.结果表明:双闭环控制不仅具有比滑模控制和离散滑模控制更加优良的动态性能,而且还具有更强的谐波抑制能力, 其输出波形的谐波失真度更小,稳态精度更高,因而具有更好的应用价值.参考文献(References)【1】HUBERL,BOROJEVICDSpacevectormodulatedthree—phaseto three—phasematrixconverterwithinputpowerfactorcorrection[J]. IEEETransactionsonIndustryApplications,1995,3l(6):1234—1246.[2]CASADEID,GRANDIG,SERRAG,eta1.Spacevectorcontrol ofmatrixconverterswithunityinputpowerfactorandsinusoidalinput/outputwaveforms[CV/FifthEuropeanConferenceonPower ElectronicsandApplications.Brighton,UK:IEEEPress,1993,7: 170—175.【3】ALESINAA,VENTURINIMGB.An~ysisanddesignofoptimum—amplitudenine—switchdirectAC—ACconverters[J].IEEETransac? tionsonPowerElectronics.1989,4(1):101一l12.[4]张小平,朱建林.唐华平,等.'种~Buck—Boost矩阵变换器…信息与控制,2008,37(1):40—45.(ZHANGXiaoping,ZHUJianlin,TANGHuaping,eta1.Anovel Buck—Boostmatrixconverter[J].InformationandControl,2008,37(1):40—45)张小平,朱建林,唐华平,等.基于离散滑模控制的新型Buck—Boost矩阵变换器….高技术通讯,2008,18(2):179—183. (ZHANGXiaoping,ZHUJianlin,TANGHuaping,eta1.AnovelBuck-Boostmatrixconverterbasedondiscreteslidingmodecon—trol[J].ChineseHighTechnologyLetters,2008,18(2):179—183.)[6]邓文浪,杨欣荣,朱建林,等.18开关双级矩阵变换器的空间矢量调制策略及其仿真研究『J1.中国电机工程,2005,25(15):84—90.(DENGWenlang,YANGXinrong,ZHUJianlin,eta1.Spacevector modulationstrategyoftwo—stagematrixconverterwith18switches andit'Ssimulationstudy[./].PmceedmgsoftheChineseSociatyforElectricalEngineering,2005,25(15):84—9O.)f7】孟光伟,瞿少成,蔡汉强,等.基于离散变结构控制的DC/DC变换器….控制理论与应用,2003,20(1):63—65. (MENGGuangwei,QuShaocheng,CAIHanqiang,eta1.DesignofDC,DCconverterbasedondiscretevailablestructurecontrolthe-ory[J].ControlTheo~&Applications.2003.20(1):63—65)f81SANCHlSURSUAA,GUBIAE,eta1.Buck.boostDC—ACin—verter:proposalforanewcontrolstrategy[C]//ProceedingsoftheIEEE35|hAnnualPowerElectronicsSpecialistsConference(PESC). Aachen.Germany:IEEEPress.2004,5:3994—3998作者简介:张小平(1966一),男,教授,博士,主要研究方向为电力电子与电力传动.E—mail:**************;朱建林(1942--),男,教授,博士生导师,主要研究方向为电力电子与电力传动,计算机控制等,E—mail:***********.cn;唐华平(1964一),男,教授,博士生导师,主要研究方向为机电系统智能控制,E—mail:********************;张炳根(1969一),男,高级工程师,主要研究方向为机电控制系统,Email:**************;宋芳f197).女,讲师,丰要研究方向为汁尊机应用,E—mail:***************.ca.。

buck开关电源闭环控制仿真研究

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY设计说明书项目名称：电力电子技术关于BUCK开关电源闭环控制的仿真研究- 55V/22V二级学院：电气与光电工程学院专业：电气工程及其自动化班级：13电学生姓名：庄祥祥学号：13020343 指导教师：庄志红职称：副教授起止时间：2016年12月19日—2016年12月31日《专业综合设计与实践》“实践”评分标准及评分表姓名：庄祥祥学号：13020343评阅教师签名：评阅日期：.《专业综合设计与实践》“报告”评阅意见评分表姓名：庄祥祥学号：13020343评阅教师签名：评阅日期：《专业综合设计与实践》任务书二级学院：电气与光电工程学院班级：13电姓名：庄祥祥学号：13020343指导教师：庄志红职称：副教授目录一、引言 (1)二、课题简介 (1)2.1 BUCK变换器PID控制的参数设计 (1)2.2 BUCK电路的工作原理 (2)2.3 BUCK开关电源的应用 (3)三、课题设计要求 (3)3.1 课题内容 (3)3.2 参数要求 (4)四、课题设计方案过程 (4)4.1开环系统设计（主电路设计） (4)4.2开环仿真 (5)4.3闭环系统设计 (6)4.3.1闭环系统结构框图 (6)4.3.2 BUCK变换器原始回路传函的计算 (7)4.3.3补偿后的系统传函计算 (8)4.4闭环系统仿真 (10)4.4.1不含干扰负载的闭环系统仿真 (11)4.4.2含干扰负载的闭环系统仿真 (12)五、总结及心得体会 (13)六、参考文献 (14)七、附录 (15)一、引言随着电力电子技术的快速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多。

电子设备的小型化和低成本化使电源向轻、薄、小和高效率方向发展。

开关电源因其体积小，重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备中得到广泛的应用。

伴随着人们对开关电源的进一步升级，低电压、大电流和高效率的开关电源成为研究趋势。

电力电子技术课程设计-buck开关电源闭环控制的仿真研究50v20v大学论文

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY课程设计说明书课程设计名称：电力电子技术题目：BUCK开关电源闭环控制的仿真研究50V/20V2016年6月电力电子课程设计任务书二级学院：电气与光电工程学院班级：13电二组号： 6# 专业：电气工程及其自动化指导教师：职称：讲师一、课题背景 (1)1.1BUCK电路的工作原理 (1)1.2BUCK开关电源的应用 (2)二、课题设计要求 (3)三、课程设计方案 (3)3.1系统的组成 (3)3.2主电路的设计 (4)3.2.1滤波电容C的计算 (4)3.2.2滤波电感L的计算 (4)3.3闭环系统的设计 (5)3.3.1、闭环系统结构框图 (5)3.3.2系统结构框图 (6)3.4 BUCK变换器原始回路传函的计算 (6)3.5补偿器的传函设计 (7)四、BUCK电路Matlab仿真 (10)4.1 BUCK电路闭环电路的仿真 (10)4.1.1 主电路的Matlab仿真 (10)4.1.2仿真参数设置及仿真结果 (10)4.2 BUCK电路闭环带扰动电路的仿真 (11)4.2.1 主电路的Matlab仿真 (11)4.2.2 参数设置及仿真结果 (12)五、总结 (14)六、参考文献 (15)七、附录 (16)一、课题背景1.1BUCK 电路的工作原理图1-1简单Buck 电路原理图电路工作过程：该电路使用一个全控型器件，图中为Mosfet ，也可以使用其他器件，若采用晶体管，需设置使晶体管关断的辅助电路。

图1-1中，为在Mosfet 关断时给负载中的电感电流提供通道，设置了续流二极管VD 。

滤波电容C 起到稳压的作用。

如图1-2中V 的栅极电压Ugk 波形所示，在t=0时刻驱动开关管导通，电源E 向负载供电，负载电压U 0=E,负载电流i 0按指数曲线上升。

当t=t 1时刻，控制V 关断，负载电流经二极管VD 续流，负载电压U 0近似为零，负载电流呈指数曲线下降。

Buck变换器在Matlab_Simulink下的仿真研究

= 215 × 10
H (临界值 )
为了使电感电流连续 , 实际电感值选为临界值的 - 4 112 倍 ,故取电感值为 3 × 10 H; ( 4 )计算电容值 C: 这里设纹波电压 Δ U 0 = 011%
U 0 ,带电感值为 3 × 10 C = U0 ( 1 - D )
- 4
H ,代入式 ( 3 ) :
211 工作原理 B uck变换器是一种输出电压等于或小于输入电
感 L 向负载 R 供电 , 电感 L 的储能渐渐消耗给负载 R, i L 下降 , uL = - V ( t) 。
212 参数的计算公式
根据电感电流 iL 是否连续 , Buck 变换器有 3 种工
24
( 2009. No. 6 ) 《电气开关》
Si m ula tion Research of Buck Convertor under M a tlab / S i m ulin k
CAO X ia, GUAN Z hen 2hong, HUAN G D ong 2jie, D EN G P ing
( School of Electrical Engineering, Southwest J iaotong U niversity, Chengdu 610031, China ) Abstract: The paper analyzes the working p rincip le of the Buck convertor and deduces calculation formula of the B uck
图 2 电压型控制图 3 电流型控制
4 Buck 型 DC -ห้องสมุดไป่ตู้DC 变换器的仿真
Matlab / Sim ulink中的一个模块库 Si m PoweSystem ,

Buck电路的软开关设计和仿真本科毕业论文

重庆大学本科学生毕业设计（论文）Buck电路的软开关设计和仿真摘要在当今节能型社会中，如何提高电源的效率成为电源技术研究的重点。

早期的开关电源均采用硬开关技术，在开通或关断过程中伴随着较大的损耗，并且开关频率越高，开关损耗就越大。

而高频化是减小开关电源体积的重要途径，但是硬开关电源中高频化必然带来电源效率的降低，因此硬开关电源不能适应高频化的发展趋势。

这样采用软开关技术的电源应运而生，它是解决高频化和提高电源效率二者矛盾的有效手段。

本文对采用N沟道增强型MOSFET作开关器件的Buck电路进行了软开关的设计和仿真。

用到的方案是准谐振充放电模式，使MOSFET漏源极两端的电压能在栅极触发脉冲到来前变为零，使开关管能进行零电压开通。

这样就能有效地实现Buck电路的软开关，提高电路的效率。

最后利用Saber仿真软件，对设计的软开关控制策略进行了仿真验证，结果与预期相符合。

在得到此方案的顺利运行后，考虑到输出支路电感电流存在反向的问题，使得输出电流纹波较大，又运用叠加原理的思路，设计了另一方案，从而有效地避免了输出电流反向的问题。

关键词：降压变换器，软开关，Saber仿真ABSTRACTIn today's energy-saving type society, how to improve the efficiency of power supply becomes an important aspect of power technology research. In early power supply research times hard switching technology was adopted. The switching-on or switching-off process accompanied with great loss, and the higher switching the frequency is, the greater the switching loss is. The high operating frequency is an important way to reduce the volume, so the hard switching technology doesn't suit it. Then the soft switching technology appears. It is a good method to solve the high operating frequency and improving the efficiency problem.This article presents a soft switching method of the Buck converter which uses the N channel enhancement type MOSFET as the switch and the simulation. The design is quasi resonant charging and discharging mode which makes the D-S voltage become zero before the gate trigger pulse come, so the MOSFET can operate in a zero voltage turn-on mode. In this way, it can effectively realize the soft switching of Buck converter and improve the efficiency of the circuit. Finally I use the saber software to do the simulation and receive the expected result. After that, considering the reverse slip output inductor current problem which makes the output current ripple large, I present another method which can avoid the problem.Key words：Buck converter, soft switching, saber simulation目录摘要 (I)ABSTRACT.................................................. I I 1 绪论. (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究的目的及意义 (1)1.3 研究的主要内容 (2)2 Buck电路软开关电路设计及原理分析 (3)2.1 Buck电路软开关设计方案 (3)2.2 原理分析 (5)2.3 参数计算与设置 (9)3 Saber仿真验证 (10)3.1 Saber仿真软件的组成 (10)3.2 Saber仿真软件的特征 (10)3.3 Saber的分析功能 ................................................................................ 错误!未定义书签。

双闭环控制的Buck变换器实验教学仿真

在地方院校要积极向应用技术型高校转型的决策引导下[1]，我校作为一所红色文化底蕴深厚的师范类本科院校，也通过新增设像电气工程及其自动化这样的多个工科专业来服务地方经济的高速发展。

电力电子技术是电气工程及其自动化专业的一门实践性、应用性很强的工程技术类专业课[2-3]，我校由于受师资队伍与实验条件的限制，学生很难在学习周期内找到理论在实践运用中的联系。

鉴于此，以双闭环控制的Buck 变换器系统为研究对象，紧扣工程实际案例，通过数学建模、工程计算与仿真验证把整个教学活动先后分为了三个环节。

数学建模旨在培养学生掌握工程案例的分析方法，工程计算旨在培养学生掌握工程案例的设计方法，仿真验证旨在培养学生掌握工程案例的验证方法。

可见，整个教学模式将培养学生的工程意识贯穿始终，不仅走出了理论教学与实践脱节的困境，还能在一定程度上激发学生的学习兴趣。

1数学建模双闭环控制的Buck 变换器系统如图1所示，它主要由功率级与控制级两个部分组成。

其中，功率级电路为Buck 变换器，由开关管S 、二极管D 、滤波电感与滤波电容组成。

控制级包括电压PI 控制器(s )、电流PI 控制器(s )与PWM 调制器，通过生成占空比来实现对功率级的控制。

收稿日期：2021-01-07基金项目：遵义市科技局基金项目（HZ 字[2020]22号）；遵义师范学院学术新苗培养及创新探索项目（XM [2020]1号-03）作者简介：阎昌国，男，贵州遵义人，遵义师范学院工学院讲师，硕士。

研究方向：电力电子技术控制及应用。

双闭环控制的Buck 变换器实验教学仿真阎昌国，李伟，李青，安玉（遵义师范学院工学院，贵州遵义563006）摘要：针对应用型地方院校电力电子技术课程实验教学条件不足易造成学生理论与实践脱节的问题，以双闭环控制的Buck变换器系统为研究对象，分析了Buck 变换器的工作原理，得到了系统完整的数学模型。

基于该模型，立足工程实际案例，设计了系统参数，并搭建仿真模型进行了验证。

buck电路matlab双闭环控制

buck电路matlab双闭环控制
Buck电路是一种常见的DC-DC转换器，其主要作用是将高电压的直流电源转换为低电压的直流电源。

在实际应用中，Buck电路的控制非常重要，因为它可以影响电路的输出电压和电流等参数。

为了实现更加精确的控制，双闭环控制方法被广泛应用于Buck电路中。

Matlab是一种常用的数学软件，它可以用于模拟和分析电路的性能。

在Buck电路的双闭环控制中，Matlab可以用于设计和优化控制器，以实现更加精确的控制。

双闭环控制是一种控制方法，它包括内环和外环两个控制回路。

内环控制器用于控制电路的输出电流，而外环控制器用于控制电路的输出电压。

这种控制方法可以提高电路的稳定性和响应速度，从而实现更加精确的控制。

在Buck电路的双闭环控制中，内环控制器通常采用PID控制器，而外环控制器则可以采用PI控制器。

这些控制器可以通过Matlab 进行设计和优化，以实现更加精确的控制。

在Matlab中，可以使用Simulink工具箱来模拟Buck电路的双闭环控制。

Simulink提供了各种电路元件和控制器模块，可以方便地进行电路建模和仿真。

通过Simulink，可以对Buck电路的控制器进行参数调整和优化，以实现更加精确的控制。

Buck电路的双闭环控制是一种重要的控制方法，可以提高电路的
稳定性和响应速度。

Matlab是一种常用的数学软件，可以用于设计和优化控制器，以实现更加精确的控制。

通过Simulink工具箱，可以方便地进行电路建模和仿真，从而实现更加精确的控制。