buck變換器實現(xiàn)及調(diào)速系統(tǒng)設計與實踐(編輯修改稿)
2025-07-26 19:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 器的工作原理和各種模型 Buck變換器介紹 電力電子器件組成的直流斬波電路，能產(chǎn)生穩(wěn)定的大范圍可調(diào)的直流電源，在現(xiàn)代生產(chǎn)中得到廣泛的應用。DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有三種：保持開關周期Ts不變，調(diào)節(jié)開關導通時間Ton，稱為脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation,縮寫為PWM）；保持開關導通時間Ton不變，改變開關周期Ts,稱為頻率調(diào)制或調(diào)頻型；Ton和Ts都可調(diào)，使占空比改變，稱之為混合型。 Buck電路就是DC/DC變換的一種。Buck變換器又稱降壓變換器、串聯(lián)開關穩(wěn)壓電源、三端開關型降壓穩(wěn)壓器。其輸出平均電壓Uo小于輸入電壓Ui，極性相同。 Buck變換器電路拓撲 T是全控元件(GTR,GTO,MOSFET,IGBT)D：續(xù)流二極管，L和C組成LPF。 降壓斬波電路的原理圖當t∈[0—DT]時,控制信號使得T導通,D截止,向L充磁,向C充電； 當t∈[DTT] 時,T截止,D續(xù)流,U0靠C放電和L中電流下降維持。至一個周期Ts結(jié)束，再驅(qū)動T導通，重復上一周期的過程。當電路工作于穩(wěn)態(tài)是，負載電流在一個周期的初值和終值相等。負載的電的平均值為：（其中Ton為V處于導通的時間，T為開關周期）由上式可知，輸出到負載的電壓平均值Uo最大為E,若減小占空比，Uo將隨之減小，因此該電路稱為將壓斬波電路，也稱為Buck變換器（Buck converter）負載電流平均值為：若負載重L值較小，則在T關斷后，負載電流可能會衰減至零，會出現(xiàn)負載電流斷續(xù)的情況，負載電壓Uo平均值會被抬高，一般不希望出現(xiàn)電流斷續(xù)的情況。 PWM控制的基本原理 PWM（Pulse Width Modulation）控制——脈沖寬度控制技術，通過一系列脈沖的寬度進行調(diào)制，來等效的獲得所需要的波形（含形狀和幅值）。PWM控制技術在逆變電路中應用最廣，生產(chǎn)中應用的逆變電路絕大部分是PWM型，PWM控制技術正是依賴在逆變中的應用，才確定在電力電子技術中的主導地位。其基本等效原理是：沖量相等而不相同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。沖量指窄脈沖的面積。效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應波形基本相同。低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異。 第四章MATLAB仿真模型的建立 MATLAB 仿真軟件介紹simulink是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包。它支持線性和非線性系統(tǒng)連續(xù)和離散時間模型，或者是兩者的混合。 在建模上，simulink提供了一個圖形化的用戶界面(GUI)，可以用鼠標點擊拖拉模塊的圖標建模。從建模角度講，既適于自上而下（Topdown）的設計流程（概念、功能、系統(tǒng)、子系統(tǒng)直至器件），又適于自下而上（Bottomup）的逆程設計。 在MATLAB中，可直接在simulink環(huán)境中運作的工具包很多，覆蓋通信、控制、信號處理、DSP、電力系統(tǒng)等諸多領域，所涉內(nèi)容專業(yè)性極強。同時由于可以利用其進行仿真，為科學實驗帶來了極大的方便，促進了其進一步發(fā)展。本實驗主要采用MATLAB_R2009a版，在simulink中簡單仿真BUCK電路模型、直流電機轉(zhuǎn)速的函數(shù)模型，并進行仿真運行，調(diào)節(jié)觀測控制參數(shù)。 Buck電路模型的搭建 Buck電路的開環(huán)仿真模型，電容30μF，輸入電壓15V時實驗仿真得到的波形如下：%時發(fā)
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