电力电子课程设计-buck电路闭环pid控制系统的matlab仿真

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1、CHANGZHOUINSTITUTEOFTECHNOLOGY课程设计说明书课程设计名称：电力电子题目：BUCK电路闭环PID控制系统的MATLAB仿真—15V/5V二级学院(直属学部)：电子信息与电气工程学院专业：电气工程及其自动化班级：07电单学生姓名：学号：指导教师姓名：职称：讲师2011年1月16电力电子课程设计任务书二级学院（直属学部）：电子信息与电气工程学院专业：电气工程及其自动化班级：学生姓名指导教师韩霞职称讲师课题名称BUCK电路闭环PID控制系统的MATLAB仿真-15V/5V课题工作内容1、根据设计要求计算滤波电感和滤波电容的参数值，设计PID补

2、偿网络2、采用MATLAB中simulink中的simpowersystems模型库搭建闭环降压式变换器的仿真模型3、观察系统在额定负载以及突加、突卸80%额定负载时的输出电压和负载电流的波形4、撰写课程设计说明书，要求包括：一、封面二、目录三、正文1、降压变换器的基本原理2、BUCK变换器主电路参数设计2.1设计内容及要求2.2主电路设计（占空比、滤波电感、滤波电容的设计）3、BUCK变换器闭环PID控制的参数设计3.1主电路传函分析3.2补偿环节的设计4、BUCK变换器闭环系统的仿真4.1仿真参数及过程描述4.2仿真模型图及仿真结果5、总结（含心得体会）6、参

3、考文献（不少于6篇）16指标（目标）要求1、输入直流电压（VIN）:15V2、输出电压(Vo):5V3、输出电流(IN):10A4、输出电压纹波峰-峰值Vpp≤50mV5、锯齿波幅值Um=1.5V6、开关频率(fs):100kHZ7、采样网络传函H(s)=0.38、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75uΩ*F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PID系统的设计第3天熟悉MATLAB仿真软件的

4、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主要参考文献1、电力电子课程设计任务书本院编2、电力电子课程设计指导书本院编3、王创社，乐开端等，开关电源两种控制模式的分析与比较，电力电子技术，1998，3，78一81;4、徐辅东，电流型控制开关变换器的研究与优化，西南交通大学硕士论文，2000年4月。5、梅晓榕，柏桂珍，张卯瑞，等.自动控制元件及线路[M].北京：科学出版社，2005.9-10.6、王兆安，刘进军.电力电子技术[M].北京.机械工业出版社,2010.1.7、胡寿松.自动控制原理[M].北京.科学出版社,2007.6.

5、地点秋A615起止日期2011.1.17—2011.1.21指导教师：韩霞2011年1月13日16目录一、BUCK变换器的基本原理5二、BUCK变换器主电路参数设计52.1Buck变换器性能指标52.2Buck变换器主电路设计6三、BUCK变换器闭环PID控制的参数设计73.1反馈回路设计73.2传函分析73.3补偿环节的设计9四、BUCK变换器闭环系统的仿真124.1Buck变换器闭环仿真参数及指标124.2Buck变换器闭环仿真电路原理图134.3Buck变换器的闭环仿真结果与分析14五、课程总结14六、参考文献15七、附录15附录115附录21616一、BU

6、CK变换器的基本原理Buck电路是由一个功率晶体管开关Q与负载串联构成的，其电路如图1.1。驱动信号ub周期地控制功率晶体管Q的导通与截止，当晶体管导通时，若忽略其饱和压降，输出电压uo等于输入电压；当晶体管截止时，若忽略晶体管的漏电流，输出电压为0。电路的主要工作波形如图1.2。图1.1Buck变换器电路图1.2Buck变换器的主要工作波形二、BUCK变换器主电路参数设计2.1Buck变换器性能指标1、输入直流电压(VIN)：15V2、输出电压(VO)：5V3、输出电流(IN)：10A4、输出电压纹波(Vrr)：50mV5、PWM锯齿波基准电压(Vref)：1.

7、5V6、负载调整率SI≤5%167、开关频率(fs)：100kHz8、采样网络传函H(s)=0.39、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75uΩ*F2.2Buck变换器主电路设计2.2.1占空比D根据Buck变换器的性能指标要求及Buck变换器输入输出电压之间的关系求出占空比：（式2-1）2.2.2滤波电容C输出纹波电压只与电容的容量以及ESR有关，（式2-2）C与RC的乘积趋于常数，约为50~80μ*ΩF。本例中取为75μΩ*F，由式(2-2)可得RC=2

8、5mΩ，则