文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › Buck变换器实现及调速系统设计与实践

Buck变换器实现及调速系统设计与实践

Buck变换器实现及调速系统设计与实践
Buck变换器实现及调速系统设计与实践

《运动控制系统》

课程设计报告

设计题目:Buck变换器实现及调速系统设计与实践班级:

姓名:

学号:

指导教师:

设计时间:

目录

摘要

第一章...........................................................概述 . (2)

第二章设计任务及要求 (3)

2.1 实验目的 (3)

2.2 实验内容 (3)

2.3 设计要求 (4)

2.4实验(设计)仪器设备和材料清单 (4)

2.5 课程设计基本要求 (4)

第三章BUCK变换器的工作原理和各种模型 (4)

3.1 Buck变换器介绍 (4)

3.2 Buck变换器电路拓扑 (5)

3.3 PWM控制的基本原理 (6)

第四章MATLAB仿真模型的建立 (7)

4.1 MATLAB仿真软件介绍 (7)

4.2 BUCK电路模型的搭建 (7)

4.3 Buck变换器在电机拖动控制系统中的设计与仿真 (10)

4.3.1直流电机的数学模型 (10)

4.3.1系统在开环情况下的仿真 (12)

4.3.1系统在闭环情况下的仿真 (12)

第五章总结与体会 (15)

参考文献 (15)

摘要:变压调速是直流调速系统的主要方法,调节电枢供电电压从而改变电机的转速。即需要有一个可控直流源,常用的为直流斩波或者脉宽调制器,其通过电力电子开关控制及电容、电感的充放电及二极管的续流组成直流斩波电路(DC),实现输出电压可控,即升压(BOOST)、降压(BUCK)。本实验主要针对降压斩波电路(BUCK)进行实验分析。实验采用MATLAB作为仿真软件,利用PWM波驱动降压斩波电路为直流电动机提供驱动电压,并通过调节PWM波的占空比来调节电动机的启动电压使达到调节电动机转速的电路设计。

关键词:S-Function;PWM调制;Buck变换器;闭环控制;直流电动机

第一章概述

直流变换技术(亦称直流斩波技术,DC-DC),作为电力电子技术领域非常活跃的一个分支,在近几年里,得到了充分的发展。随着电动牵引技术的发展,特别是电子信息类产品的大量涌现,直流变换技术已经广泛应用于生产,生活的各个领域。由于其有良好的可操作性,被大量应用到电机的调速系统中,很好的解决了电动机调速的不可控性。

BUCK电路作为一种最基本的DC-DC变换电路,由于其简单、实用性在各种电源产品中均得到广泛的应用。其电路主要器件有电力电子开关(IGBT或MOSFET)、电感、电容、续流二极管。通过对开关的调节控制电压,其一般采用软开关控制方法,即采用脉宽调制技术(PWM),通过改变占空比来调节输出电压的大小。其与直流调速系统组成的脉宽调制变换器—直流电机调速系统,简称直流脉宽调速系统,即PWM直流调速系统。存在:1)主电路简单、功率器件少;2)开关频率高、电流容易连续、谐波小;3)低速性能好、稳态精度高;4)低速性能好,稳态精度高,动态抗干扰能力强等优点。

使用MATLAB等仿真分析,再做实物研究,已经逐渐成为电力电子技术研究的主要方法。

本次课程设计使用MATLAB友好的工作平台和编辑环境进行模型编辑工作,运用它的s函数编辑一个简单的脉冲发生器,要求它的占空可调;运用数学处理功能来处理仿真时的实时数据,利用传递函数构造直流电机转速的数学模型,运用它广泛的模块集合工具箱里的Simulink进行电路模型搭建和系统仿真,控制电路的占空比从而控制输出电压的大小,进而调节电机的转速,同时采用负反馈的控制方式,调节转速在一个恒定值。

第二章设计任务及要求

2.1 实验目的

1、通过对一个实用的Buck变换器实现及其调速系统的设计、安装、调试来综合运用科学理论知识,提高学生工程意识和实践技能,达到素质和创新能力进一步提升,使学生获得控制技术工程的基本训练。

2、通过系统建模和仿真,掌握用MATLAB / Simulink工具分析设计Buck变换器实现及其调速系统的方法。

3、进一步掌握各种直调速系统的性能,尤其是动态性能。

2.2 实验内容

1.理论设计:根据所学的理论知识和实践技能,了解带Buck变换器实现调压的原理;设计相应的直流调速系统(含主电路和控制电路,选择的元器件,系统的电气原理图)。

2.仿真实践:根据所设计系统,利用Matlab/Simulink建立各个组成部分相应的数学模型,并对系统仿真模型进行综合调试,分析系统的动态性能,并进行校正,得出正确的仿真实验波形和合适控制器参数,为搭建实际系统提供参考。

3.动手实践:根据所设计系统,完成单元电路安装、系统组装、单元及系统调试(可利用实验台的某些挂件),得出实物实验波形和系统动、静态性能。

2.3设计要求

1、技术参数

Buck变换器的PWM信号的频率:20KHz,输入电压:15V,电感:1.5mH,电容:30μF,负载电阻:8.1Ω。Buck变换器输出0 ~15V直流电压,输出电压可通过改变PWM波占空比调节输出直流电压大小

2.设计要求

⑴掌握Buck变换器的工作原理、开关模型和平均值模型等状态空间方程;

⑵应用MATLAB中的Matlab function(MATLAB函数)模块结合MATLAB语言编写PWM信号的发生器程序;

⑶用Simulink中的模块建立Buck变换器的平均值模型,并能够与PWM信号发生器联用。

⑷调速范围D =10,静差率S ≤ 5%;稳态无静差,空载起动到额定转速时的过渡过程时

间t

≤ 1.0s。

s

⑸实际系统具有过流、过压、过载和缺相保护,触发脉冲有故障封锁能力,并设置给定积分器。

3、电机拖动控制系统设计与仿真

⑴根据所提供参数,先用Simulink模块建立Buck变换器仿真模型,观测相关数据和波形。

⑵在此基础上接入直流电动机,观察开环系统的转速、电流。

⑶针对开环系统存在的问题,加转速闭环,设计转速调节器,观察转速的稳定效果。

⑷如果时间充裕,在加上电流内环,设计电流调节器,观察电流的稳定效果。

4、安装单元电路并实验、进行系统组装及调试,进行系统测试。

2.4 实验(设计)仪器设备和材料清单

1、电力电子技术及电机控制实验台1台

2、微型计算机及MATLAB仿真软件 1套

3、测速发电机组、直流电动机、直流发电机变压器等设备若干;

4、双踪慢扫描示波器、数字存储示波器(可无)、万用表各一个

5、电子元器件、导线、开关等若干。

2.5课程设计基本要求

1.本课程设计按统一教学计划安排进行,在指导老师指导下完成系统人机界面组态和控制流程图的设计。本实验小组共3人,分工合作,一人负责MATLAB仿真、一人负责参数计算、一人负责实物连接图。按照不同的BUCK变换器调制方法进行系统仿真和调试。

2.各小组内学生应独立完成课程设计任务书的全部内容。

3.在课程设计的教学过程中,指导老师可分阶段对学生完成的工作及所得结果进行检查。

4、课程设计完成后,学生应进行系统的总结,撰写的课程设计报告,应包括系统工作过程分析、软件流程图说明。报告应书写工整,图表齐全完整。

第三章 BUCK变换器的工作原理和各种模型

3.1 Buck变换器介绍

电力电子器件组成的直流斩波电路,能产生稳定的大范围可调的直流电源,在现代生产中得到广泛的应用。DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。斩波

器的工作方式有三种:

1、保持开关周期Ts不变,调节开关导通时间Ton,称为脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,缩写为PWM);

2、保持开关导通时间Ton不变,改变开关周期Ts,称为频率调制或调频型;

3、Ton和Ts都可调,使占空比改变,称之为混合型。

Buck电路就是DC/DC变换的一种。Buck变换器又称降压变换器、串联开关稳压电源、三端开关型降压稳压器。其输出平均电压Uo小于输入电压Ui,极性相同。

3.2 Buck变换器电路拓扑

T是全控元件(GTR,GTO,MOSFET,IGBT)

D:续流二极管,L和C组成LPF。

图3.2.1 降压斩波电路的原理图

当t∈[0—DT]时,控制信号使得T导通,D截止,向L充磁,向C充电;

当t∈[DT--T] 时,T截止,D续流,U0靠C放电和L中电流下降维持。

图3.2.2降压斩波电路工作分解图

图3.2.3降压斩波电路工作主要波形

至一个周期Ts结束,再驱动T导通,重复上一周期的过程。当电路工作于稳态是,负载电流在一个周期的初值和终值相等。负载的电的平均值为:

(其中Ton为V处于导通的时间,T为开关周期)由上式可知,输出到负载的电压平均值Uo最大为E,若减小占空比,Uo将随之减小,因此该电路称为将压斩波电路,也称为Buck变换器(Buck converter)

负载电流平均值为:

若负载重L值较小,则在T关断后,负载电流可能会衰减至零,会出现负载电流断续的情况,负载电压Uo平均值会被抬高,一般不希望出现电流断续的情况。

3.3 PWM控制的基本原理

PWM(Pulse Width Modulation)控制——脉冲宽度控制技术,通过一系列脉冲的宽度进行调制,来等效的获得所需要的波形(含形状和幅值)。

PWM控制技术在逆变电路中应用最广,生产中应用的逆变电路绝大部分是PWM型,PWM控制技术正是依赖在逆变中的应用,才确定在电力电子技术中的主导地位。其基本等效原理是:冲量相等而不相同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同,是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近,仅在高频段略有差异。

图3.3形状不同而冲量相同的各种窄脉冲

第四章MATLAB仿真模型的建立

4.1 MATLAB 仿真软件介绍

simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。它支持线性和非线性系统连续和离散时间模型,或者是两者的混合。

在建模上,simulink提供了一个图形化的用户界面(GUI),可以用鼠标点击拖拉模块的图标建模。从建模角度讲,既适于自上而下(Top-down)的设计流程(概念、功能、系统、子系统直至器件),又适于自下而上(Bottom-up)的逆程设计。

在MATLAB中,可直接在simulink环境中运作的工具包很多,覆盖通信、控制、信号处理、DSP、电力系统等诸多领域,所涉内容专业性极强。同时由于可以利用其进行仿真,为科学实验带来了极大的方便,促进了其进一步发展。本实验主要采用MATLAB_R2009a版,在simulink中简单仿真BUCK电路模型、直流电机转速的函数模型,并进行仿真运行,调节观测控制参数。4.2 Buck电路模型的搭建

图4.1.1 Buck电路的开环仿真模型

其中电感值设为1.5mH,电容30μF,负载电阻8.1Ω,输入电压15V时

实验仿真得到的波形如下:

图4.1.2占空比为80%时发脉冲及输出电压的波形

图4.1.3占空比为50%时触发脉冲及输出电压的形分析实验所得波形:当占空比为80%时,根据Buck电路输出电压与占空比的关系可知,输出电压应该为12V,由波形可知,所得正弦波幅值为11.06V左右;当占空比为50%,输出应为7.5V 实际输出为6.6V左右,且波形有一定的失真,这时由于电容,电感作用的原因。

其中用的开环系统中的S函数产生触发脉冲的函数如下:

function [sys,x0,str,ts] = pwm(t,x,u,flag)

case 4,

sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,u);

case {1,2,9};

switch flag,

case 0,

[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes;

case 3,

sys=mdlOutputs(t,x,u); sys=[];

otherwise

error(['Unhandled flag = ',num2str(flag)]); end

function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes(s) sizes = simsizes;

sizes.NumContStates = 0;

sizes.NumDiscStates = 0;

sizes.NumOutputs = 1;

sizes.NumInputs = 0;

sizes.DirFeedthrough = 0;

sizes.NumSampleTimes = 1;

sys = simsizes(sizes);

x0 = [];

str = [];

ts = [-2 0];

function sys=mdlOutputs(t,x,u)

if(mod(t,0.0002)<=0.0001)

h=1;

else h=0;

end

sys=[h];

function sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u)

sys=t+0.000001;

4.3 Buck 变换器在电机拖动控制系统中的设计与仿真

4.3.1直流电机的数学模型

由直流电机的机械特性方程:0d d U I R E -=及1e E n C =

可得直流电机的数学模型如下图

所示:

图4.3.1 直流电机的数学模型

4.3.2系统在开环情况下的仿真

图4.3.2.1 Buck 变换器带电机负载的仿真模型

其中仿真模型中,直流电机负载采用简化的数学模型进行建模。经查资料可知:取电机的额定电压15V ,额定转速为3500r/min ,额定负载时电流为0.1A 。

系统在不同得占空比下得到的转速波形如下所示:

图4.3.2.2 开环时Buck占空比为50%时的转速波形

图4.3.2.3开环时Buck占空比为50%时的转速波形

由仿真所得波形可知,在占空比为50%时,Buck变换器输出的电压为6.7V左右,符合变换器的计算公式,且输出转速约为1400r/min也完全符合要求。当占空比为25%时,变换器输出电

电机转速约为790r/min,虽有一些误差,但是在允许范围内,符合设计要求.

4.3.3 系统在闭环情况下的仿真

图4.3.3.1 Buck变换器带电机负载的闭环系统仿真模型

图4.3.3.2 闭环时占空比为为50%时的电压波形

图4.3.3.3 闭环时占空比为为50%时的转速波形

在原有的开环情况通过引入转速反馈,然后通过MATLAB中S-Function进行编程。当转速很小时,反馈不起作用,电机直接全压启动加速,当转速进入程序设定的作用范围时,通过S-Function不断的修改占空比,调节Buck变换器的输出电压,从而调节转速使其稳定在要求的大小。其中S-Function的程序controller如下所示:

function [sys,x0,str,ts] = controller(t,x,u,flag,a)

switch flag,

case 0,

[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes;

case 1,

sys=mdlDerivatives(t,x,u,a);

case 2,

sys=mdlUpdate(t,x,u,a);

case 3,

sys=mdlOutputs(t,x,u,a);

case 4,

sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u);

case 9,

sys=mdlTerminate(t,x,u,a);

otherwise

error(['Unhandled flag = ',num2str(flag)]);

end

function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes

sizes = simsizes;

sizes.NumContStates = 0;sizes.NumDiscStates = 0; sizes.NumOutputs = -1;sizes.NumInputs = 1; sizes.DirFeedthrough = 1;sizes.NumSampleTimes = 1; sys = simsizes(sizes);

x0 = [];

str = [];

function sys=mdlDerivatives(t,x,u,a)

sys=[];

function sys=mdlUpdate(t,x,u,a)

sys = [];

function sys=mdlOutputs(t,x,u,a)

if(abs(u-a)<0.01*a)

D=(a*2-u)/(20+a);

if(mod(t,0.0001)<=(0.0001*D))

h=1;

else h=0;

end

else

D=a/(20+a);

if(mod(t,0.0001)<=(0.0001*D))

h=1;

else

h=0;

end

end

sys = [h];

function sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u) sampleTime = 0.00001;

sys = t + sampleTime;

function sys=mdlTerminate(t,x,u,a)

sys = [];

第五章总结与体会

此次课程设计使我们收获了很多东西,同时加深巩固了我们以前学过的一些知识。首先我们很好的复习了电力电子技术中直流斩波电路及Buck、BOOST变换器的知识,比如其工作原理,动态建模以及反馈设计等,加深了对其的认识;同时还有PWM的工作原理及其调制方法;另外还有运动控制相关的闭环控制的知识等。其次是有关S-function编程的知识,对于S函数产生PWM 波形的函数有了一定的认识与了解。另外通过本次课程设计,使自己对于MATLAB软件,特别是Simulink仿真工具有了更深的了解,同时熟练了其基本的使用方法,能够应用其进行仿真设计实验。

由于运动控制系统课程是上学期学的,很多东西这个时候都生疏了,以至于在实验的时候对于一些原理不够清楚,因而在今后要加强对前面学过的知识的灵活使用及复习。由于实验是分组进行的,一个组的几个成员之间需要很好地协调与分工,这对于实验的顺利进行十分重要。通过本次实验锻炼了我们的团队合作及动手能力,对于以后出去工作很有帮助。另外感谢易老师在实验过程中给予的指导,使我们对于一些问题有了更加深刻的认识与了解。

参考文献

[1] 陈伯时.电力拖动自动控制系统.北京:机械工业出版社,2003

[2] 李国勇,谢克明,杨丽娟.计算机仿真技术与CAD.北京:电子工业出版社,2008

[3] 王兆安,黄俊.电力电子技术.北京:机械工业出版社,2000

[4] 孙立志.PWM与数字化电动机控制技术.北京.中国电力出版社,2008.1

BUCK变换器设计

BUCK变换器设计报告 一、BUCK变换器原理 降压变换器(Buck Converter)就是将直流输入电压变换成相对低的平均直流输出电压。它的特点是输出电压比输入的电压低,但输出电流比输入电流高。它主要用于直流稳压电源。 二、BUCK主电路参数计算及器件选择 1、BUCK变换器的设计方法 利用MATLAB和PSPICE对设计电路进行设计,根据设计指标选取合适的主电路及主电路元件参数,建立仿真模型,并进行变换器开环性能的仿真,再选取合适的闭环控制器进行闭环控制系统的设计,比较开环闭环仿真模型的超调量、调节时间等,选取性能优良的模型进行电路搭建。 2、主电路的设计指标 输入电压:标称直流48V,围43~53V 输出电压:直流24V,5A 输出电压纹波:100mV 电流纹波:0.25A

开关频率:250kHz 相位裕量:60° 幅值裕量:10dB 3、BUCK主电路 主电路的相关参数: 开关周期:T S= s f 1=4×10-6s 占空比:当输入电压为43V时,D max=0.55814 当输入电压为53V时,D min=0.45283 输出电压:V O=24V 输出电流I O=5A 纹波电流:Δi L=0.25A 纹波电压:ΔV L=100mV 电感量计算:由Δi L= 2L v- V o max - in DT S 得: L= L o max - in i 2v- V ΔD min T S= 25 .0 2 24 53 ? -×0.4528×4×10-6=1.05× 10-4H

电容量计算:由ΔV L =C i L 8ΔT S 得: C= L L V 8i ΔΔT S = 1 .0825 .0?×4×10-6=1.25×10-6F 而实际中,考虑到能量存储以及输入和负载变化的影响,C 的取值一般要大于该计算值,故取值为120μF 。 实际中,电解电容一般都具有等效串联电阻,因此在选择的过程中要注意此电阻的大小对系统性能的影响。通常钽电容的ESR 在100毫欧姆以下,而铝电解电容则高于这个数值,有些种类电容的ESR 甚至高达数欧。ESR 的高低与电容的容量、电压、频率和温度等多因素有关,一般对于等效串联电阻过大的电容,我们可以采用电容并联的方法减小此串联电阻。此处取R ESR =50m Ω。 4、主电路的开环传递函数 in ESR ESR V sC R R sL sC R R s d ) 1//() 1 //()(s V s G O vd +++==)()( ) (s )1(C 1)1(s G 2 vd C R R L R R L s V C sR ESR ESR in ESR +++++=)( in 0 2 V Q s s 11)(G 2 ωωω++ + = z vd s s ESR z CR 1 =ω

BUCK变换器设计报告

BUCK变换器设计报告 一、BUCK主电路参数计算及器件选择 1、BUCK变换器设计方法 利用计算机设计BUCK变换器,首先要选取合适的仿真软件。本文采用MATLAB和PSIM设计软件进行BUCK变换器的综合设计。在选取好设计软件之后,先根据设计指标选取合适的主电路及主电路元件参数,建立仿真模型,并进行变换器开环性能的仿真。如果开环仿真结果不能满足设计要求,再考虑选取合适的闭环控制器进行闭环控制系统的设计。 设计好闭环控制器后,对其进行闭环函数的仿真,选取超调小、调节时间快的闭环控制器搭建模型进行电路仿真。 2、主电路的设计 根据设计指标,采用BUCK电路作为主电路,使用MOSFET元件作为开关元件,这是因为MOSFET的开关速度快,工作频率高,可以满足250khz的开关频率,此外,MOSFET与其他开关器件最显著的不同,是MOSFET具有正温度系数,热稳定性好,可以并联使用,其他开关器件不具有此特性。

(1)BUCK电路的主电路的拓扑图: (2)主电路的基本参数计算: 开关周期:Ts=1/f s=4?10?6s =0.5 占空比(不考虑器件管压降):D=v0 v in =0.5581 V in=43V时,Dmax=v0 v in =0.4528 V in=53V时,Dmin=v0 v in 输出电压:V o=24V; 输出电流:Io=0.25A; 额定负载:R=V o÷Io=4.8Ω 纹波电流:△I=0.25A; 纹波电压:△V=100mV 电感量理论值计算: 由: , 得: ,电容量理论值计算: 由:,得 考虑到能量储存以及伏在变化的影响,要留有一定的裕度,故取C=120uF. 由于电解电容一般都具有等效串联电阻R esr,因此在选择的过程中需要注意此电阻的大小对系统性能的影响。一般对于等效串联电阻过大的电容,我们可以采用电容并联的方法减小此串联电阻。取R esr=50mΩ。

Buck变换器的设计与仿真.

S a b e r 仿真作业 Buck 变换器的设计与仿真 目录 1 Buck变换器技 术 .......................................................................................................................... - 2 - 1.1 Buck变换器基本工作原理 ................................................................................................. - 2 - 1.2 Buck变换器工作模态分 析 ................................................................................................. - 2 - 1.3 Buck变化器外特 性 ............................................................................................................ - 3 - 2 Buck变换器参数设 计 ................................................................................................................... - 5 - 2.1 Buck 变换器性能指标 . ........................................................................................................ - 5 - 2.2 Buck变换器主电路设 计 ..................................................................................................... - 5 - 2.2.1 占空比 D . ................................................................................................................. - 5 - 2.2.2 滤波电感 Lf.............................................................................................................. - 5 - 2.2.3 滤波电容 Cf ............................................................................................................. - 6 - 2.2.4 开关管 Q 的选取 ...................................................................................................... - 7 - 2.2.5 续流二极管 D 的选 取 .............................................................................................. - 7 - 3 Buck变换器开环仿 真 ................................................................................................................... - 7 - 3.1 Buck 变换器仿真参数及指标 . ............................................................................................. - 7 -

buck变换电路设计

南京工程学院 自动化学院 电力电子技术课程设计报告 题目: Buck变换电路的设计 专业:自动化 班级:自动化 124 学号: 8 姓名:陈猛 指导教师:赵涛 起迄日期:—— 设计地点:工程中心4-207

目录 1 引言 2 设计任务及要求 设计任务 设计内容 3 设计方案选择及论证 控制芯片的选择 驱动芯片的选择 4 总体电路设计 5 功能电路设计 主电路的设计 驱动电路的设计 控制电路的设计 辅助电源的设计 6 电路仿真与调试 7 设计总结 8 参考文献 BUCK变换电路设计 1 引言 本次电力电子装置设计与制作,利用Buck降压斩波电路,使用

TL494作为控制芯片输出脉冲信号从而控制MOS管的开通与关断。为了将MOS管G极和S极隔离,本设计采用了集成的驱动芯片。另外本设计还加入了反馈环节,利用芯片自身的基准电压与反馈信号进行比较来调节输出脉冲的占空比,进而调整主电路的输出电压维持在一个稳定的电压状态。根据降压斩波电路设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动及保护电路。 2 设计任务及要求 设计任务: 设计一降压斩波电路,采用BUCK电路。输入直流电源:DC18~30V,输出电压为输入电压50%~100%可调:输出额定电流2A,电流峰峰值不大于,输出电压纹波不大与5%。 设计内容: 1)主电路的设计,器件的选型,电感和输出电容的选择; 2)驱动电路、检测电路和保护电路设计; 3)辅助电源设计,要求提供 DC15V 驱动电源和 5V 控制电源; 4)控制电路的设计,不同频率、不同脉宽 PWM 波的实现。 5)制作驱动和主电路; 6)利用提供的控制信号,完成 BUCK 电路的驱动和主电路和调试。 3 设计方案选择及论证 控制芯片的选择 方案一:采用SG3525芯片。它是一款专用的PWM控制集成电路芯片,它采

Buck变换器实现及其调速系统设计与调试

运动控制系统 课程设计 题目:Buck变换器实现及其调速系统设计与调试 院系: 班级: 姓名: 学号: 指导老师: 日期:

摘要 (3) 第一章概述 (3) 第二章设计任务及要求 (4) 2.1实验目的 (4) 2.2实验内容 (4) 2.3设计要求 (4) 2.4课程设计基本要求 (5) 第三章BUCK变换器的工作原理和各种模型 (6) 3.1B UCK变换器介绍 (6) 3.2B UCK变换器电路拓扑 (6) 3.3PWM控制的基本原理 (7) 第四章MATLAB仿真模型的建立 (9) 4.1MATLA仿真软件介绍 (9) 4.2B UCK电路模型的搭建 (9) 4.3B UCK变换器在电机拖动控制系统中的设计与仿真 (12) 4.3.1直流电机的数学模型 (12) 4.3.2系统在开环情况下的仿真 (13) 4.3.3 系统在闭环情况下的仿真 (14) 第五章总结与体会 (18)

变压调速是直流调速系统的主要方法,调节电枢供电电压从而改变电机的转速。即需要有一个可控直流源,常用的为直流斩波或者脉宽调制器,其通过电力电子开关控制及电容、电感的充放电及二极管的续流组成直流斩波电路(DC),实现输出电压可控,即升压(BOOST)、降压(BUCK)。本实验主要针对降压斩波电路(BUCK)进行实验分析。实验采用MATLAB作为仿真软件,利用PWM 波驱动降压斩波电路为直流电动机提供驱动电压,并通过调节PWM波的占空比来调节电动机的启动电压使达到调节电动机转速的电路设计。 关键词:S-Function;PWM调制;Buck变换器;闭环控制;直流电动机 第一章概述 直流变换技术(亦称直流斩波技术,DC-DC),作为电力电子技术领域非常活跃的一个分支,在近几年里,得到了充分的发展。随着电动牵引技术的发展,特别是电子信息类产品的大量涌现,直流变换技术已经广泛应用于生产,生活的各个领域。由于其有良好的可操作性,被大量应用到电机的调速系统中,很好的解决了电动机调速的不可控性。 BUCK电路作为一种最基本的DC-DC变换电路,由于其简单、实用性在各种电源产品中均得到广泛的应用。其电路主要器件有电力电子开关(IGBT或MOSFET)、电感、电容、续流二极管。通过对开关的调节控制电压,其一般采用软开关控制方法,即采用脉宽调制技术(PWM),通过改变占空比来调节输出电压的大小。其与直流调速系统组成的脉宽调制变换器—直流电机调速系统,简称直流脉宽调速系统,即PWM直流调速系统。存在:1)主电路简单、功率器件少;2)开关频率高、电流容易连续、谐波小;3)低速性能好、稳态精度高;4)低速性能好,稳态精度高,动态抗干扰能力强等优点。 使用MATLAB等仿真分析,再做实物研究,已经逐渐成为电力电子技术研究的主要方法。 本次课程设计使用MATLAB友好的工作平台和编辑环境进行模型编辑工作,运用它的s函数编辑一个简单的脉冲发生器,要求它的占空可调;运用数学处理功能来处理仿真时的实时数据,利用传递函数构造直流电机转速的数学模型,运用它广泛的模块集合工具箱里的Simulink进行电路模型搭建和系统仿真,控制电路的占空比从而控制输出电压的大小,进而调节电机的转速,同时采用负反馈的控制方式,调节转速在一个恒定值。

BUCK变换器设计毕业设计

课程名称:电力电子技术 题目:BUCK变换器设计

9

目录 第一章概述 (5) 1.1 本课题在国内外的发展现状与趋势 (5) 第二章Buck变换器设计总思路 (6) 2.1 电路的总设计思路 (6) 2.2 电路设计总框图 (6) 2.3 总电路图 (7) 第三章BUCK主电路设计 (8) 3.1 Buck变换器主电路基本工作原理 (8) 3.2 主电路保护(过电压保护) (9) 3.3 Buck变换器工作模态分析 (10) 3.4 Buck变换器元件参数 (12) 3.4.1 占空比D (12) 3.4.2 滤波电容C f (13) 3.5 Buck变换器仿真电路及结果 (14) 第四章控制和驱动电路模块 (15) 4.1 SG3525A脉宽调制器控制电路 (15) 4.1.1.SG3525简介 (15) 4.1.2.SG3525内部结构和工作特性 (15) 4.2 SG3525构成的控制电路单元电路图 (18) 4.3 驱动电路设计 (18) 第五章课程设计总结 (19)

第六章附录 (20) 第七章参考文献 (21) 第一章概述 1.1 本课题在国内外的发展现状与趋势 从八十年代末起,工程师们为了缩小DC/DC变换器的体积,提高功率密度,首先从大幅度提高开关电源的工作频率做起,但这种努力结果是大幅度缩小了体积,却降低了效率。发热增多,体积缩小,难过高温关。因为当时MOSFET的开关速度还不够快,大幅提高频率使MOSFET的开关损耗驱动损耗大幅度增加。工程师们开始研究各种避开开关损耗的软开关技术。虽然技术模式百花齐放,然而从工程实用角度仅有两项是开发成功且一直延续到现在。一项是VICOR公司的有源箝位ZVS软开关技术;另一项就是九十年代初诞生的全桥移相ZVS软开关技术。 有源箝位技术历经三代,且都申报了专利。第一代系美国VICOR公司的有源箝位ZVS技术,其专利已经于2002年2月到期。VICOR公司利用该技术,配合磁元件,将DC/DC的工作频率提高到1MHZ,功率密度接近200W/in3,然而其转换效率却始终没有超过90%,主要原因在于MOSFET的损耗不仅有开关损耗,还有导通损耗和驱动损耗。特别是驱动损耗随工作频率的上升也大幅度增加,而且因1MHZ频率之下不易采用同步整流技术,其效率是无法再提高的。因此,其转换效率始终没有突破90%大关。 为了降低第一代有源箝位技术的成本,IPD公司申报了第二代有源箝位技术专利。它采用P沟MOSFET在变压器二次侧用于 forward电路拓朴的有源箝位。这使产品成本减低很多。但这种方法形成的MOSFET的零电压开关(ZVS)边界条件较窄,在全工作条件范围内

基于BUCK变换器的电源设计

电子科技大学中山学院新型电源设计实践报告 设计名称基于BUCK变换器的开关电源设计 学院机电学院 班级 14级电气A班 学号姓名 2014100500521 刘连红 指导教师余翼 机电工程学院 2017年 12月 27日

一、设计要求与内容 开关电源是20世纪60年代电源历史上的一次革命,它安装于各种家用电器、工业设备及军用电子装置中,同时作为赋能装置应用于各个领域。比如在电力系统中的应用、在通信领域中的应用、在蓄电池充电中的应用、在风能\太阳能发电中的应用。这次我们要求设计一个9-12V的情况下,通过一个开关电源得到一个稳定的5V/1A的直流输出。我们要求这个开关电源有整流的功能,同时通过反馈控制,有稳压,调压,降压的功能。从而得到稳定的一个直流输出。 二、人员分工与时间安排表 三总体方案设计与论证 3.1 设计思路和流程

1.经过题目选定,确定使用基于BUCK变换器的电源设计。 2.在方案选择过程中,因为考虑到是非隔离电源,使用集成PWM调制芯片简化电路设计。 3.在分析了UC3842,SG3525等芯片的功能与参数后,选择MC34063作为控制方案,该芯片本身也有较强的驱动能力,可直接外接滤波电路与反馈电路来进行电源设计。 4.通过外接场效应管的方式极大增强了驱动能力,该场效应管最大电流可到达17A以上,设计中仅利用不到1A,如果更换滤波电路中的元器件,输出功率可以得到数倍的提升。如果将采样电阻改为电位器,还可以灵活调节输出电压。 3.2 开关电源总电路框图 图3-1 开关电源总电路框图 四、开关电源原理图各部分说明及计算 4.1总原理图的介绍 开关电源是指调整管工作在开关方式,只有导通和截止两个状态,上图为工作过程。 基准电压为固定值,由于输入波动或负载变化导致输出电压减小,采样电压将减小,经过比较放大后,脉冲调制电路根据这个误差,提高占空比使输出电压增大。同理,当由于输入波动或负载变化导致输入电压增大时,脉冲调制电路降低占空比使输出电压减小,以此来控制输出电压的稳定。 4.2 各部分的说明与计算

Buck变换器环路设计(修改)

Buck 变换器的环路设计 1. 功率级传递函数 R1L1 Q1 buck 变换器功率级电路示意图 其传递函数为 1 )(1121+??++??+??=s C R ESR s C L s C ESR V V out out out i o 分子为一阶微分环节,有一个零点,其转折频率为 out zero C ESR f ?=π21 分母为二阶积分环节, 其阻尼系数1 2L C R out =ζ,其中ESR R R +=1 当1>ζ时,系统为过阻尼状态,有两个不同的极点。 当1=ζ时,系统为临界阻尼状态,有两个相同的极点。 当1<ζ时,系统为欠阻尼状态,有两个共轭的复数极点。 在DCDC 变换器中,为了获得较高的效率,会尽可能的减小R 的值,所以通常系统都是处在欠阻尼状态。

10 2103104105-40-20 20 102103104105 -200-150 -100 -50 典型的buck 变换器功率级幅频和相频特性曲线。 参数:Cout=100uF ,L1=2.2uH ,ESR=1m Ω,R1=10m Ω 在功率级的传函中,有一个由ESR 和Cout 构成的零点。当ESR 比较小时,幅频曲线在转折频率后会以-40db/dec 衰减,相频曲线也会由0deg 急剧的下降为-180deg 。在控制回路的环路补偿中就必须增加额外的相位超前补偿,否则不能满足要求的相位裕度。 当ESR 较大时,由ESR 和Cout 组成的零点会抵消到一个极点,控制回路中不需要额外的相位超前补偿,就能满足要求的相位裕度。 下图为ESR=100m Ω(其余参数相同)的幅频和相频特性曲线。可以看出,其相位最低降到-100deg ,尚有80deg 的相位裕度。

(最新整理)BUCK电路方案设计

(完整)BUCK电路方案设计 编辑整理: 尊敬的读者朋友们: 这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望((完整)BUCK电路方案设计)的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈,这将是我们进步的源泉,前进的动力。 本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快业绩进步,以下为(完整)BUCK电路方案设计的全部内容。

项目2 项目名称基于PWM控制 Buck变换器设计 一、目的 1.熟悉Buck变换电路工作原理,探究PID闭环调压系统设计方法。 2.熟悉专用PWM控制芯片工作原理, 3.探究由运放构成的PID闭环控制电路调节规律,并分析系统稳定性。 二、内容 设计基于PWM控制的Buck变换器,指标参数如下: ?输入电压:9V~12V; ?输出电压:5V,纹波<1%; ?输出功率:10W ?开关频率:40kHz ?具有过流、短路保护和过压保护功能,并设计报警电路。 ?具有软启动功能。 ?进行Buck变换电路的设计、仿真(选择项)与电路调试。 三、实验仪器设备 1. 示波器 2。稳压电源 3。电烙铁 4. PC817隔离 5. 计算机 6。 PWM控制芯片SG3525 7。 IRF540_MOSFET 8。 MUR1560快恢复整流二极管 9。 74HC74N_D触发器 10。 LM358放大器 11。万用表 12. 电容、电感、电阻

四、研究内容 (一)方案设计 基于PWM控制的Buck变换器主要由五部分构成,功率主电路、PWM发生电路、MOSFET 驱动电路、隔离电路和保护电路组成。Buck变换器的基本控制思路框图如图1。1所示,总体电路图如图1.2所示。 图1.1 Buck变换器控制框图 图1.2 总体电路图 1、功率主电路

Buck变换器实现及调速系统设计与实践

《运动控制系统》 课程设计报告 设计题目:Buck变换器实现及调速系统设计与实践班级: 姓名: 学号: 指导教师: 设计时间:

目录 摘要 第一章...........................................................概述 . (2) 第二章设计任务及要求 (3) 2.1 实验目的 (3) 2.2 实验内容 (3) 2.3 设计要求 (4) 2.4实验(设计)仪器设备和材料清单 (4) 2.5 课程设计基本要求 (4) 第三章BUCK变换器的工作原理和各种模型 (4) 3.1 Buck变换器介绍 (4) 3.2 Buck变换器电路拓扑 (5) 3.3 PWM控制的基本原理 (6) 第四章MATLAB仿真模型的建立 (7) 4.1 MATLAB仿真软件介绍 (7) 4.2 BUCK电路模型的搭建 (7) 4.3 Buck变换器在电机拖动控制系统中的设计与仿真 (10) 4.3.1直流电机的数学模型 (10) 4.3.1系统在开环情况下的仿真 (12) 4.3.1系统在闭环情况下的仿真 (12) 第五章总结与体会 (15) 参考文献 (15)

摘要:变压调速是直流调速系统的主要方法,调节电枢供电电压从而改变电机的转速。即需要有一个可控直流源,常用的为直流斩波或者脉宽调制器,其通过电力电子开关控制及电容、电感的充放电及二极管的续流组成直流斩波电路(DC),实现输出电压可控,即升压(BOOST)、降压(BUCK)。本实验主要针对降压斩波电路(BUCK)进行实验分析。实验采用MATLAB作为仿真软件,利用PWM波驱动降压斩波电路为直流电动机提供驱动电压,并通过调节PWM波的占空比来调节电动机的启动电压使达到调节电动机转速的电路设计。 关键词:S-Function;PWM调制;Buck变换器;闭环控制;直流电动机 第一章概述 直流变换技术(亦称直流斩波技术,DC-DC),作为电力电子技术领域非常活跃的一个分支,在近几年里,得到了充分的发展。随着电动牵引技术的发展,特别是电子信息类产品的大量涌现,直流变换技术已经广泛应用于生产,生活的各个领域。由于其有良好的可操作性,被大量应用到电机的调速系统中,很好的解决了电动机调速的不可控性。 BUCK电路作为一种最基本的DC-DC变换电路,由于其简单、实用性在各种电源产品中均得到广泛的应用。其电路主要器件有电力电子开关(IGBT或MOSFET)、电感、电容、续流二极管。通过对开关的调节控制电压,其一般采用软开关控制方法,即采用脉宽调制技术(PWM),通过改变占空比来调节输出电压的大小。其与直流调速系统组成的脉宽调制变换器—直流电机调速系统,简称直流脉宽调速系统,即PWM直流调速系统。存在:1)主电路简单、功率器件少;2)开关频率高、电流容易连续、谐波小;3)低速性能好、稳态精度高;4)低速性能好,稳态精度高,动态抗干扰能力强等优点。 使用MATLAB等仿真分析,再做实物研究,已经逐渐成为电力电子技术研究的主要方法。 本次课程设计使用MATLAB友好的工作平台和编辑环境进行模型编辑工作,运用它的s函数编辑一个简单的脉冲发生器,要求它的占空可调;运用数学处理功能来处理仿真时的实时数据,利用传递函数构造直流电机转速的数学模型,运用它广泛的模块集合工具箱里的Simulink进行电路模型搭建和系统仿真,控制电路的占空比从而控制输出电压的大小,进而调节电机的转速,同时采用负反馈的控制方式,调节转速在一个恒定值。

BUCK变换器设计

B U C K变换器设计报告 一、BUCK变换器原理 降压变换器(Buck Converter)就是将直流输入电压变换成相对低的平均直流输出电压。它的特点是输出电压比输入的电压低,但输出电流比输入电流高。它主要用于直流稳压电源。 二、BUCK主电路参数计算及器件选择 1、BUCK变换器的设计方法 利用MATLAB和PSPICE对设计电路进行设计,根据设计指标选取合适的主电路及主电路元件参数,建立仿真模型,并进行变换器开环性能的仿真,再选取合适的闭环控制器进行闭环控制系统的设计,比较开环闭环仿真模型的超调量、调节时间等,选取性能优良的模型进行电路搭建。 2、主电路的设计指标 输入电压:标称直流48V,范围43~53V 输出电压:直流24V,5A 输出电压纹波:100mV 电流纹波: 开关频率:250kHz 相位裕量:60°

幅值裕量:10dB 3、BUCK主电路 主电路的相关参数: 开关周期:T S= s f 1=4×10-6s 占空比:当输入电压为43V时,D max= 当输入电压为53V时,D min=输出电压:V O=24V 输出电流I O=5A 纹波电流:Δi L= 纹波电压:ΔV L=100mV 电感量计算:由Δi L= 2L v- V o max - in DT S得: L= L o max - in i 2v- V ΔD min T S= 25 .0 2 24 53 ? -××4×10-6=×10-4H

电容量计算:由ΔV L =C i L 8ΔT S 得: C=L L V 8i ΔΔT S =1 .0825.0 ×4×10-6=×10-6F 而实际中,考虑到能量存储以及输入和负载变化的影响,C 的取值一般要大于该计算值,故取值为120μF 。 实际中,电解电容一般都具有等效串联电阻,因此在选择的过程中要注意此电阻的大小对系统性能的影响。通常钽电容的ESR 在100毫欧姆以下,而铝电解电容则高于这个数值,有些种类电容的ESR 甚至高达数欧。ESR 的高低与电容的容量、电压、频率和温度等多因素有关,一般对于等效串联电阻过大的电容,我们可以采用电容并联的方法减小此串联电阻。此处取R ESR =50m Ω。 4、主电路的开环传递函数 取R ESR =50m Ω,R=Ω,C=120μF ,L=105μH ,V in =48V , 可得传递函数为: 在MATLAB 中根据开环传递函数画出Bode 图: >> clear >> num0=[,48]; >> den1=[,,1]; >> bode(num0,den1) >> [kg,gm,wkg,wgm]=margin(num0,den1)

基于BUCK变换电路的恒流源设计

一.设计要求 1.输入电压直流200V。 2.阻性负载,负载电阻在5~20Ω范围内变化。 3.输出电流恒定于5A。 4.纹波电流(纹波电压)低于1%。 5.控制电路可用数字电路(单片机为核心),也可用模拟电路(PWM 发生芯片为核心,如SG3525) 二、基于buck变换电路的稳压电源: 1.关于buck变换器 目前高频高效的buck变换器的应用越来越广泛。通常系统在满输出负载时,系统工作于ccm即连续电流模式。但是,当系统的输出负载从满载到轻载然后到空载变化的过程中,系统的工作模式也会发生相应的变化。对buck电路拓扑解释如下: ?T是全控元件(GTR,GTO,MOSFET,IGBT),当时,T导通。 ?D:续流二极管。 ?L和C组成LPF。

(1) 其工作原理如下: 当 时,控制信号使得T 导通,D 截止,向L 充磁,向C 充电; 当 时,T 截止,D 续流,U0靠C 放电和L 中电流下降维持。 (2) 主要波形为: [0,]t DT ∈[,]t DT T ∈

(3) 假设及参数计算 T ,D 均为理想器件,L 较大,使得在一个周期内电流连续且无内阻,直流输出电压U0为恒定,整个电路无功耗,电路已达稳态。 当晶体管T 导通工作模式: (0≤t ≤t1=KT ) 二极管D 导通工作模式:(t1≤t ≤T ) 0L L d di u u u L dt =-=21011 d I I I U U L L t t -?-==01 ()d U U t I L -?=21 I I I ?=-021 I U L t t ?=-021() U t t I L -?=

Buck变换器的设计与仿真

S a b e r仿真作业Buck变换器的设计与仿真

目录 1 Buck变换器技术 .......................................................................................................................... - 2 - 1.1 Buck变换器基本工作原理 ................................................................................................. - 2 - 1.2 Buck变换器工作模态分析 ................................................................................................. - 2 - 1.3 Buck变化器外特性 ............................................................................................................ - 3 - 2 Buck变换器参数设计................................................................................................................... - 5 - 2.1 Buck变换器性能指标......................................................................................................... - 5 - 2.2 Buck变换器主电路设计..................................................................................................... - 5 - 2.2.1 占空比D .................................................................................................................. - 5 - 2.2.2 滤波电感Lf.............................................................................................................. - 5 - 2.2.3 滤波电容Cf ............................................................................................................. - 6 - 2.2.4 开关管Q的选取...................................................................................................... - 7 - 2.2.5 续流二极管D的选取 .............................................................................................. - 7 - 3 Buck变换器开环仿真................................................................................................................... - 7 - 3.1 Buck变换器仿真参数及指标.............................................................................................. - 7 - 3.2 Buck变换器开环仿真结果及分析 ...................................................................................... - 8 - 4 Buck变换器闭环控制的参数设计................................................................................................. - 9 - 4.1 闭环控制原理..................................................................................................................... - 9 - 4.2 Buck变换器的闭环电路参数设计 .................................................................................... - 10 - 4.2.1 Gvd(s)的传递函数分析 .......................................................................................... - 10 - 4.2.2 补偿环节Gc(s)的设计........................................................................................... - 12 - 4.2.3 补偿环节参数设计................................................................................................. - 14 - 5 Buck变换器闭环仿真................................................................................................................. - 18 - 5.1 Buck变换器闭环仿真参数及指标 .................................................................................... - 18 - 5.2 Buck变换器闭环仿真电路原理图 .................................................................................... - 19 - 5.3 Buck变换器的闭环仿真结果与分析................................................................................. - 19 - 6 总结 ........................................................................................................................................... - 21 -

电力电子的课程设计--BUCK变换器的设计

目录 一、设计要求 (2) 二、设计方案 (2) 三、电路的设计 (3) 四、主电路参数计算和元器件选择 (4) 1、IGBT (4) 2、二极管 (4) 3、电感 (4) 4、电容 (5) 五、各模块所选器件说明 (5) 1、变压器EI86 (5) 2、误差放大器UC3842 (5) 3、脉宽调制器SG3525 (6) 4、驱动器MC34152 (7) 5、三端正稳压器7815 (8) 六、电气原理总图及元器件明细表 (8) 七、课程设计心得 (10) 八、参考资料 (10)

汽车电力电子技术课程设计 ——BUCK变换器的设计 一、设计要求 设计一稳压直流电源,输入为交流220V/50HZ,输出为直流15V的直流稳压电源,如下图1所示,其中DC-DC变换时主要采用BUCK变换器,变换器主器件采用IGBT,控制方式采用PWM控制。 图1 总电路原理框图 二、设计方案 小功率直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成,其原理框图如2所示。

图2 直流稳压电源原理框图 三、电路的设计 G a b c Vi 0WM V G d 图3 Buck 变换器电路及相关波形 Buck 变换器主要包括:开关元件M1,二极管D1,电感L1,电容C1和反馈环路。而一般的反馈环路由四部分组成:采样网络,误差放大器(Error Amplifier ,E/A ),脉宽调制器(Pulse Width Modulation ,PWM )和驱动电路。 为了便于对Buck 变换器基本工作原理的分析,我们首先作以下几点合理的假设: a 、开关元件M1和二极管D1都是理想元件。它们可以快速的导通和关断,且导通时压降为零,关断时漏电流为零; b 、电容和电感同样是理想元件。电感工作在线性区而未饱和时,寄生电阻等于零。电容的等效串联电阻(Equivalent Series Resistance ,ESR )和等效串联电感(Equivalent Series

BUCK变换器设计

B U C K变换器设计 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-

BUCK变换器设计报告 一、BUCK变换器原理 降压变换器(Buck Converter)就是将直流输入电压变换成相对低的平均直流输出电压。它的特点是输出电压比输入的电压低,但输出电流比输入电流高。它主要用于直流稳压电源。 二、BUCK主电路参数计算及器件选择 1、BUCK变换器的设计方法 利用MATLAB和PSPICE对设计电路进行设计,根据设计指标选取合适的主电路及主电路元件参数,建立仿真模型,并进行变换器开环性能的仿真,再选取合适的闭环控制器进行闭环控制系统的设计,比较开环闭环仿真模型的超调量、调节时间等,选取性能优良的模型进行电路搭建。 2、主电路的设计指标 输入电压:标称直流48V,范围43~53V 输出电压:直流24V,5A 输出电压纹波:100mV 电流纹波: 开关频率:250kHz 相位裕量:60° 幅值裕量:10dB

3、BUCK 主电路 主电路的相关参数: 开关周期:T S =s f 1 =4×10-6s 占空比:当输入电压为43V 时,D max = 当输入电压为53V 时,D min = 输出电压:V O =24V 输出电流I O =5A 纹波电流:Δi L = 纹波电压:ΔV L =100mV 电感量计算:由Δi L =2L v -V o max -in DT S 得: L=L o max -in i 2v -V ΔD min T S=25 .022453?-××4×10-6=×10-4H 电容量计算:由ΔV L =C i L 8ΔT S 得: C=L L V 8i ΔΔT S =1.0825 .0? ×4×10-6=×10-6 F 而实际中,考虑到能量存储以及输入和负载变化的影响, C 的取值一般要大于该计算值,故取值为120μF 。

基于saber的buck降压电路的设计

前言 在实际电力电子装置中,工程人员往往凭经验通过不断更换元器件或改变结构使装置满足一定的动态和静态特性,而通过计算机仿真能方便地完成这种改变,从而缩短产品开发周期,减小研究开发成本。另外,在电力电子课程教学中,单纯地讲解开关元器件和各种变换电路理论,显得枯燥而缺乏生动,计算机辅助分析和设计在电力电子课程教学中显示出了它的强大的优势,通过电路仿真使得课堂教学概念讲解直观化,理论结果可视化。 Saber仿真软件是美国Analogy公司开发的功能强大的电力电子系统仿真软件之一,可用于电子、电力电子、机电一体化、机械、水力、控制等领域的系统设计和仿真。它具有很大的通用模型库和较为精确的具体型号的器件模型,其元件模型库中有4 700多种具体型号的器件模型,500多种通用模型。针对电力电子应用,Saber提供了电源设计的环境— PowerExpress,它支持行为级和元件级的设计。Saber的MAST语言是一种硬件描述语言,运用该语言可以方便地建立用户自身的元件或电路模型,其程序兼容Spice仿真程序。专门为Saber仿真器而设计的SaberSketch提供了友好的用户图形界面,使得仿真非常直观,让使用者易学易用。掌握Saber仿真软件对于研究开发电力电子装置及其控制系统,以及电力电子教学都具有重要的意义。

目录 前言 (1) 目录 (2) 1. 基本的Buck 型变换器(开环) (3) 1.1 Buck 变换器基本电路形式 (3) 1.2 各器件参数和指标之间关系的定性分析 (4) 1.3 实验仿真及分析 (4) 2 闭环控制的构成与性能分析 (6) 2.1 差分放大电路 (6) 2.2 功率放大器(PI)模块 (7) 2.3 PWM 块 (8) 3 主电路 (9) 3. 1 主电路参数讨论 (9) 3.1.1 电容对输出电压波形的响 (10) 3.1.2 电感对输出电压波形的影响 (11) 4 结语 (12) 参考文献 (13)

相关文档