BUCK电路闭环控制系统的MATLAB仿真Word文档下载推荐.docx
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100kHz
7、采样网络传函H（s）=0.3
8、BUCK主电路二极管的通态压降VD=0.5V,电感中的电阻压降
VL=0.1V，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75土；
九F
2.2主电路设计
根据以上的对课题的分析设计主电路如下:
in:
图2-1主电路图
Rl
1、滤波电容的设计
因为输出纹波电压只与电容的容量以及ESR有关,
电解电容生产厂商很少给出ESR，但C与Rc的乘积趋于常数，约为
50~80広QF[3]。
在本课题中取为75硯*F,由式⑴可得Rc=25mQ,C=3000F
2、滤波电感设计
开关管闭合与导通状态的基尔霍夫电压方程分别如式
（2）、（3）所示:
由上得：
Mn-Vo-Vl-Von二L®
l/Ton
（2）
VoVlVd二LL/T°
ff（3）
ToffTon-1/fs（4）
.TW-Vo-Vl-Vdon①（5）
L
假设二极管的通态压降Vd=0.5V，电感中的电阻压降Vl=0.1V，开关管
导通压降VoN=0.5V。
利用Ton・T°
ff日上，可得TON=3.73Q，将此值回代式
（5），可得L=17.5由I
3、占空比计算
根据：
D诗⑹
Ton・t°
ff=：
1fs,可得Ton=3.73Q，贝UD=0.373
三、BUCK变换器PID控制的参数设计
PID控制是根据偏差的比例P）、积分I）、微分D）进行控制，是控制系统中应用最为广泛的一种控制规律。
通过调整比例、积分和微分三项参数，使得大多数工业控制系统获得良好的闭环控制性能。
PID控制的本质是一个二阶线性控制器，其优点：
1、技术纯熟；
2、易被人们熟悉和掌握；
3、不需要建立数学模型；
4、控制效果好；
5、消除系统稳定误差。
3.1主电路传递函数分析
原始回路增益函数Go为:
3.2补偿环节的设计
补偿器的传递函数为:
零点为:
在频率fp2与fp3之间的增益则可近似为：
AV2二R2R1R3:
氏
R1十R3R3
考虑达到抑制输出开关纹波的目的，增益交接频率取fg=&
二100二20KHZ
55
（fs为开关频率）
开环传函Gos的极点频率为:
11
fP1,P21；
=694.96HZ（13）
2兀^LC2x3.14江J17.5x3000x10」2
1
将Ges两个零点的频率设计为开环传函Gos两个相近极点频率的1，贝
fz1=fz2=—
2
将补偿网络Ges两个极点设为fp2二fP3二fs=1OOKHZ以减小输出的高频开
关纹波。
AV1=邑2。
02兀fg）=殳fgIfR1
AV2=—|Gc（j2兀fg）=fg
R2
根据已知条件使用MATLAB?
序算得校正器Gc（s）各元件的值如下：
取R2=1OOOO欧姆
H（S）=3/10
算得：
R1=1.964e+OO4欧姆R3=6.8214欧姆
C1=4.5826e-008FC2=1.5915e-O11FC3=2.3332e-008F
fz1=347.3O46HZfz2=347.3O46HZfp2=1OOOKHZfp3=1OOOKHZAV1=0.5091AV2=1.466Oe+OO3
由
（2）（3）式得:
G（s）=1.197e-024sA5+1.504e-017sA4+4.728e-011sA3+3.18e-008sA2+0.000900
4s/4.727e-011sA3+8.365e-007sA2+0.002975s+3
补偿器伯德图为:
Frequency（radfeec）
图4-1-2加入补偿器后系统的伯德图
相角裕度和幅值裕度为：
BodeDiagram
Gm=InfdB（atInfradfeec）,Pm=172deg（at2,56e+005rad/sec：
图4-1-3加入补偿器后系统的相角裕度和幅值裕度
相角裕度到达172度，符合设计要求。
（所用MATLAB?
序见附录）
四、BUCK变换器系统的仿真
4.1仿真参数及过程描述
G（s）=1.197e-024sA5+1.504e-017sA4+4.728e-011sA3+3.18e-008sA2
+0.0009004s/4.727e-011sA3+8.365e-007sA2+0.002975s+3
4.2仿真模型图及仿真结果
爵1
Pulse
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Series：
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图4-2-1主电路仿真图
口
VoltageMeasurement
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leoffset:
DX10
图4-2-2仿真波形
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4-2-3加PID控制的仿真电路
1E
五、总结
本设计论文完成了设计的基本要求详尽的阐述了设计依据，工作原理叙述，
BUCI电路的设计，PID控制设计，传递函数参数计算，电路仿真。
在进行本设计论文撰写时，我能够积极的查阅资料，和别人讨论，积极的采纳别人的意见。
对电路的工作原理、参数的基数过程，所用器件的选择都进行了深入的阐述。
我能够认真撰写论文，对论文进行进一步的修改。
深入研究课题所涉及的内容，希望此设计能够对达到其预期的效果。
由于时间和自身水平的限制，我所做的设计还有很多的不足之处。
但通过这段时间以来的实践，我也掌握了很多的经验和教训。
通过这次的课程设计，我了解到怎样把自己在书本上学习到的知识应用到实际的工作之中，也学到很多待人处事的道理，想这在我以后的工作和学习中将是我的宝贵财富。
程序
clc;
Clear;
Vg=;
L=;
C=;
fs=;
R=;
Vm=;
H=;
G0=tf[Vg*H],[L*C
Figure
（1）Margin（G0）fp1=1/（2*pi*sqrt（L*C））;
Fg（1/2）*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_G;
AV2=fp2/fg*marg_G;
R2=10*10A3;
R3=R2/AV2;
C1=1/（2*pi*fz1*R2）;
C3=1/（2*pi*fzp2*R3）;
C2=1/（2*pi*fp3*R2）;
R1=1/（2*pi*C3*fz1）;
Num=conv（[C1*R21],[（R2+R3）*C31]）;
Den1=conv（[（C1+C2）*R10],[R3*C31]）;
Den=conv（den1,[R2*C1*C2/（C1+C2）1]）;
Gc=tf（num,den）;
Figure
（2）;
Bode（Gc）;
G=series（Gc,G0）;
Figure（3）
Margin（G）
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