BUCK开关电源闭环控制的仿真研究30V10V.docx

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY课 程 设 计 说 明 书课程设计名称： 电力电子 题目：BUCK开关电源闭环控制的仿真研究- V/ V2016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： 8# 专业：电气工程及其自动化指导教师： 职称 讲师 课题名称BUCK开关电源闭环控制的仿真研究-30V/10V课 题 内 容 及 指 标 要 求课题内容：1、根据设计要求计算滤波电感和滤波电容的参数值，完成开关电路的设计2、根据设计步骤和公式，设计双极点-双零点补偿网络，完成闭环系统的设计3、采用MATLAB中simulink中simpowersystems模型库搭建开环闭环降压式变换器的仿真模型4、撰写课程设计说明书（封面，目录，正文）指标要求：1、输入直流电压(VIN)：30V，输出电压(VO)：10V，输出电压纹波峰-峰值 Vpp≤50mV 2、负载电阻：R=2Ω，电感电流脉动：输出电流的10%，开关频率(fs)=100kHz3、BUCK主电路二极管的通态压降VD=0.5V，电感中的电阻压降VL=0.1qV，开关管导通压降VON=0.5V,滤波电容C与电解电容RC的乘积为75μΩ*F4、采用压控开关S2实现80%的额定负载的突加、突卸，负载突加突卸的脉冲信号幅值为1，周期为0.012S，占空比为2%，相位延迟0.006S进程安排第1天 阅读课程设计指导书，熟悉设计要求和设计方法第2天 根据设计原理计算相关主要元件参数以及完成BUCK开关电源系统的设计第3天 熟悉MATLAB仿真软件的使用，构建系统仿真模型第4天 仿真调试，记录要求测量波形第5天 撰写课程设计说明书起止日期2日目录一、Buck电路工作原理4二、Buck开关电源的应用5三、课程目的及设计要求63.1 电力电子设计目的63.2 电力电子设计要求6四、课程设计方案74.1 Buck闭环系统框图74.2 主电路设计以及参数运算74.3 开环Buck电路仿真9五、闭环系统的设计105.1 闭环系统结构图105.2 Buck变换器原始回路传递函数的计算115.3 补偿器的传递函数设计及仿真125.4 闭环系统电路仿真14六、心得体会16七、参考文献16八、附录17一、Buck电路工作原理降压式变换电路（Buck电路）详解Buck电路基本结构如图1 图1开关导通时等效电路 开关关断时等效电路如图2 图2等效的电路模型及基本规律（1）从电路可以看出，电感L和电容C组成低通滤波器，此滤? 波器设计 的原则是使的直流分量可以通过，而抑制的谐波分量通过；电容上输出电压就是的直流分量再附加微小纹波uripple(t) 。 电路工作频率很高，一个开关周期内电容充? ????????? 放电引起的纹波uripple（t）很小，相对于电容输出的直流电压有：电容上电压宏观上可以看作恒定的????????????? ???? 电路稳态工作时，输出电容上电压由微小的纹波和较大的直流分量组成，宏观上可以看作是恒定直流，这就是开关电路稳态分析中的小纹波近似原理。一个周期内电容充电电荷高于放电电荷时，电容电压升高，导致后面周期内充电电荷减小、放电电荷增加，使电容电压上升速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，此时电压维持不变；反之，如果一个周期内放电电荷高于充电电荷，将导致后面周期内充电电荷增加、放电电荷减小，使电容电压下降速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，最终维持电压不变。??????这种过程是电容上电压调整的过渡过程，在电路稳态工作时，电路达到稳定平衡，电容上充放电也达到平衡，这是电路稳态工作时的一个普遍规律。（4）开关S置于1位时，电感电流增加，电感储能；而当开关S?置于2位时，电感电流减小，电感释能。假定电流增加量大于电流减小量，则一个开关周期内电感上磁链增量为：??????????此增量将产生一个平均感应电势：此电势将减小电感电流的上升速度并同时降低电感电流的下降速度，最终将导致一个周期内电感电流平均增量为零；一个开关周期内电感上磁链增量小于零的状况也一样。这种在稳态状况下一个周期内电感电流平均增量（磁链平均增量）为零的现象称为：电感伏秒平衡。这也是电力电子电路稳态运行时的又一个普遍规律。二、Buck开关电源的应用现代电子系统设计都需要一个恒定输出的供电电源，无论输入电压还是