电力电子课程设计-buck电路闭环pid控制系统的matlab仿真

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

2、滤波电感和滤波电容的参数值,设计PID补偿网络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

3、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

4、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,

5、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.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.

6、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、BUCK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

7、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):1.5V6、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.

8、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=25mΩ,则

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