基于PI控制方式的4A開關(guān)電源MATLAB仿真研究

光電工程學(xué)院程及其自動(dòng)化0緒論---------------------------------------------------------------------21設(shè)計(jì)要求-----------------------------------------------------------------22主電路參數(shù)計(jì)算-----------------------------------------------------------22.1電容參數(shù)計(jì)算---------------------------------------------------------32.2電感參數(shù)計(jì)算---------------------------------------------------------33補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)-------------------------------------------------------------43.1原始系統(tǒng)的設(shè)計(jì)--------------------------------------------------------43.2補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)相關(guān)參數(shù)計(jì)算--------------------------------------------------64負(fù)載突加突卸-------------------------------------------------------------104.1滿載運(yùn)行--------------------------------------------------------------104.2突加突卸80%負(fù)載------------------------------------------------------114.3電源擾動(dòng)20%---------------------------------------------------------125小結(jié)--------------------------------------------------------------------14參考文獻(xiàn)------------------------------------------------------------------14電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持不亂輸出電非常廣泛的一種新式電源，它具有體積小、重量輕、耗能低、使用信、航空航天、儀器儀表、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械、家用電器等領(lǐng)域應(yīng)用效果顯著。的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意小其電壓紋波，現(xiàn)設(shè)計(jì)校正網(wǎng)絡(luò)使其閉環(huán)，提高系統(tǒng)的能力。1指標(biāo)：輸入直流電壓V)：10V輸出電壓V：5V輸出電流I：4A輸出電壓紋波V)：50mV基準(zhǔn)電壓V)1.5V開關(guān)頻率f)100kHz.主電路以及校正網(wǎng)絡(luò)，使?jié)M足以上要求。2主電路如圖 V VVVL

rr

rr0.2I C1200F爾霍夫電壓定律可知開關(guān)管導(dǎo)通關(guān)斷滿足下列方程VVVV L O O D OFFOFF

1

10

L0.1。OFF

4.4s將T

5.6s代入方程組可解的L30.8H。

OFF

導(dǎo)通角：θ=D×2×180=201.6O

5V1.2511H(s)由matlab仿真，得圖2，可知當(dāng)取L31F時(shí)，電感電流在3.4A-4.5A之間脈動(dòng)，符合i0.2I的要求。 33.1原始系統(tǒng)的設(shè)計(jì)V1sCRG(s) O 網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為：H(s)

.

(s)

.

0.3

1 10(175106s)30.8106s30.81061200106s21.5104s23.7108s22.5105s1根據(jù)原始系統(tǒng)的傳遞函數(shù)可以得到的波特圖如圖3所示，MATLAB的程序如下：num=[1.5e-4den=[3.7e-82.5e-51];g=tf(num,den);rgin(g);好。需要加入補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)使其增大穿越頻率和相位裕度，增加系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)定性。構(gòu)成控制量。稱為PI調(diào)節(jié)器。這種調(diào)節(jié)器由于引入了積分環(huán)節(jié)（I）所以在調(diào)節(jié)過程中，當(dāng)輸變化迅速時(shí)，此環(huán)節(jié)基本沒有作用，但由于積分環(huán)節(jié)的引入在經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間可以統(tǒng)調(diào)節(jié)到無差狀態(tài)。Gc(s)KTS1統(tǒng)總的傳遞函數(shù)為：G(s)（3.7108s22.5105s1）Ts設(shè)穿越頻率為c，則系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性為：(c)0arctancTarctan7.510-5c-90-arctan2c

-90其中

3.7108

，振蕩阻尼系數(shù)

2.510-5

為了增加系統(tǒng)的快速性，需要提高穿越頻率fc，一般穿越頻率以小于2f23.14150009.42104rad/s。c 將數(shù)據(jù)代(c)得，

1f

s較為恰當(dāng)。本次(c)arctan9.42104T81.94-180-90相位裕度180(c)arctan9.42104T-8.06一般相位裕度為5055，則50arctan9.42104T-8.065558.06arctan9.42104T63.061.609.42104T1.971.70105T2.09105取T2.010-5,將K取不同的值在MATLAB上仿真得到k=20時(shí)較為理想。則PI傳遞函數(shù)為：Gc(s) 如下：num=[40e-520];den=[2e-5,0];g=tf(num,den);rgin(g)則系統(tǒng)總的傳遞函數(shù)為：G

6108S23.8103S407.41013S351010S22105Snum=[0.0001502];den=[0.0000000370.0000251];=tf(num,den);bode(g0);n(g0);holdnum=[40e-520];den=[2e-5,0];g=tf(num,den);rgin(g);holdnum=[0.000152];den=[0.0000000370.0000251];f=tf(num,den);num1=[40e-520];den1=[2e-50];g=tf(num1,den1);num,num1);den2=conv(den,den1);rgin(num2,den2)總系統(tǒng)伯德圖如下圖：6.470.2I0.8A

R1.56負(fù)載突加突卸電路圖如圖94.3電源擾動(dòng)20%課程，并且結(jié)合了開關(guān)電源技術(shù)所學(xué)知識(shí)，完成了這次的課程設(shè)計(jì)。本次電源設(shè)計(jì)在BUCK電路原理的基礎(chǔ)上建立了小信號(hào)等效電路模型，并通過對(duì)PI控制器的設(shè)計(jì)，以及使用MATALAB對(duì)電路進(jìn)行仿真，基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的目標(biāo)，并通過負(fù)載突加突卸對(duì)電路的抗干擾性進(jìn)驗(yàn)證。們的學(xué)習(xí)水平。雖然是完成了但還是有很多的缺憾和不足，但是這樣也才能讓我們的提高。擁有這次機(jī)會(huì)去完成這篇論文，讓我深刻的認(rèn)識(shí)到要真正掌握知識(shí)就要學(xué)會(huì)如運(yùn)用它。平時(shí)上課，我們不能只注重課本上的知識(shí)的吸收，更要運(yùn)用于實(shí)際，學(xué)好本有利于我們將來的工作。經(jīng)過這次的論文設(shè)計(jì)，學(xué)到了不少東西，思維能力得到了提更重要的是有了一種精益求精的追求，獲益匪淺。完成了這次研究論文我對(duì)BUCK電路有了更為深刻的認(rèn)識(shí)，可以較為熟練的使用MATALAB軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真研究，可