/目錄ＴOＣ＼ｏ"１-3"\h\uＨYPERLIＮＫ＼l_Toc8１3８第1章課題背景 PAＧEＲＥＦ＿Ｔｏｃ８1381HYPEＲLIＮK\ｌ＿Tｏc27411.１BＵCK電路的工作原理 PAGＥRＥF＿Ｔoｃ2７411ＨＹPＥRLINK\l＿Ｔoc2552５1.2BUCＫ開關電源的應用?PAGEREF＿Tｏc25５２5１HYPERＬIＮＫ\l＿Toc270３８第2章課題設計要求 PAGEREＦ_Ｔoc270381ＨＹPＥRLＩNK\l_Toc１90９2第３章課題設計方案?ＰAGEＲEF_Toc190921ＨYPEＲＬＩNK＼l_Toc８０17３.１參數 PＡＧEＲEF_Toｃ８0１７１ＨＹPEＲLINK＼l_Tｏｃ28593。2系統的組成?PAＧEＲEF_Tｏｃ28592ＨYＰＥＲLＩＮK\l_Tｏc２２17０3。3主電路部分的設計 PＡＧＥRＥF_Ｔoｃ２２1702ＨＹＰERLIＮK\ｌ_Ｔoc8１3９３.3。1濾波電感的計算?ＰＡGEREＦ_Toc81393ＨＹＰERLINK\l_Tｏc3０８313．3。2濾波電容的計算 ＰAＧＥRＥF＿Tｏc３08３1３HYPＥRLINＫ\ｌ＿Toc２８１123。４開環系統的分析?PAGEREF_Toｃ28１１２３HYPＥRLＩNK\ｌ＿Toc317323.4.１開環原始傳遞函數的計算 PＡGEREF_Tｏc31７3２3HＹPＥRＬINK＼ｌ＿Ｔoc５4４3。4.２開環原始傳遞函數的伯德圖和相角裕量的分析圖 PAGEＲEＦ_Toc5444HYＰERLINK＼l_Ｔoc1１１４23.５閉環系統的設計?PＡGＥREＦ_Tｏｃ11１42４ＨＹＰERLＩNK\ｌ＿Toc2112８3．6雙極點雙零點補償控制器的設計 PＡGEREF_Toｃ21１285HYPＥRLINＫ＼l＿Toc1２0513．6.1補償網絡電路的原理分析 PAＧERＥF_Toｃ120515ＨYPERLIＮK＼l_Tｏc131０43。6。2補償器伯德圖 PAGＥREF_Toc１3１047HYPERLINK＼l＿Ｔoｃ２823９３。6.3加入補償器后系統伯德圖分析?PＡGEREF_Ｔoｃ2８23９８HＹＰＥRLINK\ｌ_Toc2６747３.7閉環系統的仿真?PAＧEREＦ_Ｔｏc26747９HＹPERLINK\l_Toc12６８43.7。1電路模塊的添加 PAGEREF_Toｃ1２68４9HYPERＬIＮK＼l＿Toｃ16649３.7。2仿真電路參數的設置 PAＧＥREF_Toｃ１6６499HYＰＥＲLINK\l_Toc2４116３.7。3仿真結果 1０HYPERLIＮK\ｌ_Ｔｏc16５72第4章總結心得 PAGERＥＦ_Ｔｏc１６５721０HYＰEＲLIＮK\l＿Toｃ21563第５章參考文獻 PAＧEREF_Ｔoｃ２１56３１1ＨYＰEＲLINK＼l_Toｃ2788２第６章附錄?PAGEＲEＦ_Tｏc27８8211第1章課題背景1．１ＢＵCK電路的工作原理BＵCK開關電源功能是將電能質量較差的原生態電源，轉換成滿足設備要求的質量較高的直流電壓。1。2BUＣK開關電源的應用開關電源產品廣泛應用于工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，ＬＥD燈具,通訊設備,視聽產品，安防監控，LＥＤ燈袋，電腦機箱,數碼產品和儀器類等領域。它巨大的作用決定了對它研究的意義.第2章課題設計要求根據設計要求計算濾波電感和濾波電容的參數值,完成開關電路的設計根據設計步驟和公式,設計雙極點-雙零點補償網絡,完成閉環系統的設計采用MＡTLAB中simuｌink中simpoｗersｙstｅｍs模型庫搭建開環閉環降壓式變換器的仿真模型觀察并記錄系統在額定負載以及突加、突卸８0%額定負載時的輸出電壓和負載電流的波形第3章課題設計方案3.1參數圖３-1Bucｋ變換器主電路圖1、輸入直流電壓（VIN):32V。 ? ? ２、輸出電壓(ＶO):18V 。 ? ? ?3、負載電阻:3 。?? 4、輸出電壓紋波峰-峰值Vｐp≤5０ｍV，電感電流脈動:輸出電流的10%。5、開關頻率(fs)：８0kHz。 ? ? ?６、BＵCK主電路二極管的通態壓降VＤ=0。5V，電感中的電阻壓降ＶL=０.1Ｖ，開關管導通壓降ＶＯＮ=0．5V，濾波電容C與電解電容RC的乘積為7５.7、采用壓控開關S２實現8０％的額定負載的突加、突卸，負載突加突卸的脈沖信號幅值為1,周期為０.012Ｓ,占空比為２％，相位延遲0.006S。當s導通時有：（）（1)當s關斷時有：(2）t與的關系：（3）3。２系統的組成整個ＢUCK電路包括Ｇc(S)為補償器，Ｇm（S)PWＭ控制器，Ｇｖd（S)開環傳遞函數和H（S)反饋網絡.采樣電壓與參考電壓Ｖref比較產生的偏差通過補償器校正后來調節PWM控制器的波形的占空比，當占空比發生變化時，輸出電壓Uｏ做成相應調整來消除偏差。系統傳函框圖：3－2。圖3-2系統傳函框圖3。3主電路部分的設計3.3.1濾波電感的計算由公式，其中(4)，其中,R=3（５）（６）設計要求中,求得,。３.3.２濾波電容的計算由前面的公式(１),（2），（３)及一些參數,，，,。算得：,,.3.4開環系統的分析3．4.1開環原始傳遞函數的計算采用小信號模型分析方法可得Ｂuck變換器原始回路增益函數GO（s）為:（７)其中，(8）其中，是分壓電阻,它們的取值是不固定的，但是他們的單位要是級的，這樣整個電路的誤差會小。此次設計，它們的單位是.（9）將數據代入公式(７),得=3。4．2開環原始傳遞函數的伯德圖和相角裕量的分析圖將的表達式輸入到MATLAB軟件中，可以得到如圖３-3所示的伯德圖,由圖可知=25。６ｄeｇ。相角裕度過低。需要添加有源超前滯后補償網絡校正。圖3—3開環原始傳遞函數的伯德圖３．５閉環系統的設計圖３－4閉環系統結構框圖圖3－４中包含輸入電源，濾波電感,濾波電容，負載，脈沖信號,續流二極管，參考電壓以及一些傳遞函數.3.6雙極點雙零點補償控制器的設計3。6。1補償網絡電路的原理分析圖3—５有源超前－滯后補償網絡電氣圖圖3－5中的有源超前-滯后補償網絡電路由一些電阻和電容的串并聯組成,通過數電與模電的知識可以得到它的傳遞函數表達式：（10）有源超前-滯后補償網絡有兩個零點、三個極點。（11)（１２）（1３）（14）（15)(16）零點為：（１７）（1８）極點為：為原點（19)(２0)頻率與之間的增益可近似為:（21)在頻率與之間的增益則可近似為：（２2）考慮達到抑制輸出開關紋波的目的，增益交接頻率取(為開關頻率)：kHz（2３）開環傳函的極點頻率為：（２４)將兩個零點的頻率設計為開環傳函兩個相近極點頻率的,則（25)將補償網絡兩個極點設為，以減小輸出的高頻開關紋波。（2６）（2７)根據已知條件使用ＭAＴLAB程序算得校正器Gc(s)各元件的值如下（程序見附錄），取R2=1000０歐姆:=1。425９；=5４8.０150；=18．２４７7；=7。6４6２e－０0８;=1．0902e—0０7;=1．9894e-010;=7。0133e＋0０３。通過公式（1０）得出： = 3。６．２補償器伯德圖 圖3-6補償器伯德圖? ? ?３.6.3圖３－7加入補償器后系統的伯德圖由圖可知,在加入補償器之后的=1５２dｅg，它遠遠大于未補償之前的＝2５.6deg，相角裕度增加，達到設計的要求。3．7閉環系統的仿真3.7。１電路模塊的添加在MATＬAＢ軟件中,點擊Simulink,新建一個.mdl的文件，然后按照仿真電路圖向其中添加相應的模塊。本次的課程設計所需的模塊大多數都在SimｐoweｒSystem中,如powｅr,Ｍｏsｆeｔ，L，Ｒelay，Rc,Ｃ，PulseGｅnｅrａｔor,IdealＳwiｔch,R，ＶoltageＭeasurｅmｅnt，Scope，Ｔraｎsportdelay,ｇeldiｎｇ,ＴransferFcｎ，Saturatｉon，3.7。2仿真電路參數的設置①輸入的直流電壓為18V。②采用壓控開關Ｓ２實現8０％的額定負載的突加、突卸，負載突加突卸的脈沖信號幅值為１,周期為0。012S，占空比為2%,相位延遲0．0０6S。③設置仿真時間為０．04s,采用ode23ｓ算法，可變步長。④設置傳輸延遲(TransportＤeｌａy）的時間延遲(ＴimeDelay）為０。00６,積分(Inｔegratｏｒ）的飽和度上限(Uｐpｅｒsaturatiｏnlimit）為0。834９，下限為0。832，絕對誤差(Ａbｓolutetｏlerａｎce）為０。0000０1,PWM的載波為8０ｋHz，幅值為１4．4V的鋸齒波。3。７.3圖3-8未加干擾仿真圖圖3—９加干擾仿真圖第4章總結心得通過這次設計，更加深入的理解和掌握了這方面的知識，對本專業的認識也更加深入,在設計過程中，自己也學到了許多新的知識，有很多感悟和體驗心得。本課程設計是在韓霞老師的親切關懷與細心指導下完成的。從課題的選擇到最終的完成，韓老師始終都給予了細心的指導和不懈的支持，讓我們獲益菲淺,并且將終生受用無窮。在此對錢老師表示最衷心的感謝！第5章參考文獻［１]電力電子技術王兆安機械工業出版社 ???［2]開關電源技術教程張占松機械工業出版社?［3]電源的計算機仿真技術?陸治國 科學出版社[４]電力電子技術計算機仿真實驗?李傳琦 電子工業出版社［5］電力電子應用技術的MAＴｌab仿真 杜飛 中國電力出版社[6］電力電子技術的ＭAＴLAB實踐?黃忠霖?國防工業出版社［7］電力電子系統建模及控制?徐德洪 機械工業出版社 ?? 第6章附錄附錄1ＭAＴＬＡB所用程序:cｌｃ；ｃleaｒ;Ｖg=3２；Ｌ＝1.624*１0^(－4）;Ｃ=9＊1０^（—4)；ｆs=80＊10^3；R＝3;Ｖm=１４。４；H=0．８;Rc＝0。0８3;G0=tｆ(［C*Rc＊Vｇ＊H/Vm,Vｇ*H/Vｍ］,［L*Ｃ,L/R，1］)；figｕre（1)；margｉn（G０）;ｆp1＝1/（２＊pｉ＊sqrt(L*Ｃ))；fg=（１/5）*fｓ；ｆｚ１=(1/２)＊fｐ１;fz2＝（1/2）*ｆp１；ｆp2=fｓ;ｆp3=fs;[ｍarg_G0,phasｅ_G0］＝bode(Ｇ0，fg*2*pｉ)；marg_G=1／marｇ_G０；AＶ１=fz2/fｇ＊marg_GAV２=fp