基于双闭环控制的稳流型开关电源的建模与仿真毕业设计（论文）.doc

基于双闭环控制的稳流型开关电源的建模与仿真 张冬梅1，杨苹1，周国仲1，冯华然2 华南理工大学 电力学院，广州 510640；2.东莞市供电局 变电二部，东莞 523120) 摘要：在建立全桥DC/DC变换器小信号模型的基础上研究双闭环控制系统，应用自动控制理论以及Matlab仿真工具对控制参数进行整定，得到了稳流型开关电源的数学模型。最后采用Simetrix仿真软件对系统进行仿真，结果表明根据小信号模型设计的开关稳流电源是可行的以及双闭环控制技术改善了系统的动态性能和稳定性。 关键词：双闭环控制；稳流电源；数学模型；Simetrix仿真 中图分类号：TP86 文献标识码:A Modeling and Simulation of Stabilized Current Switching Power Supply Based on Double Closed-loop Control ZHANG Dong-mei1, YANG Ping1, ZHOU Guo-zhong1, Feng Hua-ran2 （1. Dapartment of Electric Power, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China;2. The Second Substation, Power Company in the City of Dongguan, Dongguan 523120, China) Absract：Based on the small signal model of full-bridge DC/DC converter, the double closed-loop control system is developed。With automatic control theory and by Matlab software,the control parameters are set to derive the mathematic model of stabilized current Switching Power supply. In the end, the system is simulated with Simetrix. Rusults show not only that the design is feasible but also that the double closed- loop control technique enhannces the dynamic behavior and stability of the system. keywords：double closed-loop control；stabilized current supply；mathematica model；Simetrix simulation 1、引言 在许多工业领域，根据应用需要要求电源具有稳流特性，传统的稳流型开关电源仅利用单环反馈控制方式，很难大幅度提高开关电源的性能指标[1]。本文引入双环控制方式，在建立全桥DC/DC变换器小信号模型的基础上研究双闭环控制系统，为系统设计良好的补偿网络，并采用Simetrix仿真软件对所设计的系统进行了仿真分析。仿真结果表明根据小信号模型设计的开关稳流电源是可行的以及双闭环控制技术改善了系统的动态性能和稳定性。 基金项目：国家自然科学基金资助项目作者简介：张冬梅（1983.12-），女，广东湛江人，硕士生，主要研究方向为电力电子与电力传动。Email：dmzhang_8312@163.com 2、稳流型开关电源的结构原理及技术参数 稳流型开关电源的系统结构如图1所示。 图1 电源系统结构图 Fig.1 Framework of power supply system 主电路参数：变压器变比n=1/2.5，输出滤波电感L=90uH，输出滤波电容C=4000uF,负载电阻R=2.2。技术参数:输入电源为风力发电机三相输出400V、40Hz～60Hz，开关工作频率20KHz,PWM锯齿波峰值=4.7V,输出电压范围=100V～140V，输出电流平均值=50A。 3、全桥DC/DC变换器的主电路开环等效小信号数学模型[2,3,4] 首先假设全桥DC/DC变换器在工作过程中满足以下条件：交流小信号的频率远远小于开关的工作频率、变换器的转折频率远远小于开关的工作频率、各变量的交流分量的幅值远远小于相应的直流分量，变压器的漏感可忽略。根据全桥DC/DC变换器的工作原理，其小信号模型可等效为带隔离变压器的BUCK电路的小信