【正文】 用Matlab編程運(yùn)算與進(jìn)行科學(xué)計(jì)算的思路和表達(dá)方式完全一致，所以不像學(xué)習(xí)Basic、Fortran和C語言等其他高級語言那樣難以掌握，用Matlab編寫程序猶如在演算紙上排列出公式與求解問題[11]。在這個(gè)環(huán)境下，對所要求解的問題，用戶只需要簡單地列出數(shù)學(xué)表達(dá)式，其結(jié)果便會(huì)由Matlab以數(shù)值或圖形方式顯示出來。從Matlab誕生開始，由于其高度的集成性和應(yīng)用的方便性，以及它能快捷地實(shí)現(xiàn)科研人員的設(shè)想并節(jié)省科研事件，在高校中得到廣泛的應(yīng)用與推廣。它可以很方便地進(jìn)行圖形化輸入輸出，同時(shí)還具有豐富的函數(shù)庫（工具箱），極易實(shí)現(xiàn)各種不同專業(yè)的科學(xué)計(jì)算功能[6]。另外，Matlab和其他高級語言也具有良好的接口，可以方便地與其他語言實(shí)現(xiàn)混合編程，這都進(jìn)一步拓寬了它的應(yīng)用范圍和使用領(lǐng)域。在各大高等院校，Matlab軟件正在成為對數(shù)值、線性代數(shù)以及其他一些高等應(yīng)用數(shù)學(xué)課程進(jìn)行輔助教學(xué)的有力工具：在工程技術(shù)界，Matlab軟件也被用來構(gòu)建與分析一些實(shí)際課題的數(shù)學(xué)模型，其他典型的應(yīng)用包括數(shù)值計(jì)算、算法預(yù)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，以及一些特殊矩陣的計(jì)算應(yīng)用，如統(tǒng)計(jì)、圖像處理、自動(dòng)控制理論、數(shù)字信號(hào)處理、系統(tǒng)識(shí)別和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。它包括了被稱作工具箱（Toolbox）的各類應(yīng)用問題的求解工具。工具箱實(shí)際上是對Matlab軟件進(jìn)行擴(kuò)展應(yīng)用的一系列Matlab函數(shù)（稱為M函數(shù)文件），它可以用來求解許多學(xué)科門類的數(shù)據(jù)處理與分析問題[15]。 Buck斬波電路主電路的仿真 按要求，輸入電壓3060V，輸出電壓24V，分別對輸入30V和60V進(jìn)行仿真，觀看仿真波形。 當(dāng)輸入30V時(shí)，在Simulink環(huán)境建立仿真模型如圖51所示，設(shè)置脈沖占空比為80%。當(dāng)輸入為60V時(shí)，設(shè)置占空比為40%。圖51主電路仿真模型輸出波形如圖52所示和53所示。仿真結(jié)果分析:由圖51中看出，輸入為30V和60V，占空比分別設(shè)置為80%和40%，與要求得24V相近。，電路工作在電流連續(xù)狀態(tài)下。圖52 輸入為30V，占空比為80%時(shí)波形圖圖53 輸入為60V，占空比為40%時(shí)波形圖 Buck斬波電路的PID控制算法的仿真控制系統(tǒng)框圖如圖31所示，下面分別建立各自的傳遞函數(shù)。開關(guān)電路:根據(jù)式（312）和計(jì)算的電感、電阻和電容的值，得: (51)設(shè)PWM環(huán)節(jié)中鋸齒波形的幅值為1V，頻率為20kHz，則根據(jù)式（326），PWM環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 (52)PID參數(shù)整定方法采用穩(wěn)定邊界法，又稱臨界比例度法[8]，是目前應(yīng)用較廣的一種調(diào)節(jié)參數(shù)整定方法。在生產(chǎn)工藝允許的情況下，先讓調(diào)節(jié)器按比例調(diào)節(jié)工作。從大到小逐漸改變調(diào)節(jié)器的比例度，直到系統(tǒng)產(chǎn)生等幅震蕩；先記錄此時(shí)的（臨界）比例度Pm和等幅震蕩周期Tm，再通過經(jīng)驗(yàn)公式的簡單計(jì)算，求出調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)。具體步驟如下:（1）首先取Ti=∞，Td=0，根據(jù)廣義對象特性選擇一個(gè)比較大的比例度P值，并在工況穩(wěn)定的情況下，將控制系統(tǒng)投入自動(dòng)狀態(tài)。（2）等系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)后，對設(shè)定值施加一個(gè)階躍擾動(dòng)，并減小P，直到系統(tǒng)出現(xiàn)如圖54所示的等幅震蕩—臨界震蕩過程。記錄下此時(shí)的Pm（臨界比例度）和系統(tǒng)等幅震蕩的周期Tm。（3）根據(jù)所記錄的Pm和Tm，按表51給出的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)P、Ti、Td，并按計(jì)算定值擾動(dòng)結(jié)果設(shè)置調(diào)節(jié)器參數(shù)，再做設(shè)定值擾動(dòng)試驗(yàn)，觀察過渡過程曲線。若過渡過程不滿足質(zhì)量要求，再對計(jì)算值做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，直到得到滿意的結(jié)果為止。圖54 系統(tǒng)臨界震蕩曲線表51 臨界比例度法整定參數(shù)計(jì)算表控制類型PTiTdP2PmPIPID在Simulink建立仿真模型如圖55所示。設(shè)置比例Kp=12，微分參數(shù)Td=104，積分參數(shù)Ti=103，輸入信號(hào)為階躍信號(hào)，電壓反饋環(huán)節(jié)為1。圖55 PID算法仿真模型其輸出信號(hào)如圖56所示。圖56 PID算法仿真輸出波形圖由圖56得出采用PID控制能達(dá)到系統(tǒng)快速、穩(wěn)定地要求。6全文總結(jié)及展望 全文對開關(guān)電源的產(chǎn)生、發(fā)展歷程和發(fā)展現(xiàn)狀、方向作了一個(gè)大致的介紹。其中重點(diǎn)突出開關(guān)電源的控制方法。開關(guān)電源的控制方法雖然多種多樣，但始終圍繞一個(gè)目的—提高輸出的穩(wěn)定性。電源管理芯片是開關(guān)電源的核心控制芯片，在90年代中后期問世，由于替換了大部分分立器件，使開關(guān)電源的整體性能得到大幅度提高，同時(shí)降低了成本，因而顯示出強(qiáng)大的生命力。本文主要突出了Buck變換器的工作原理，包括三種工作模式下各元器件的工作波形圖，給出了元器件參數(shù)的推導(dǎo)計(jì)算公式，并按設(shè)計(jì)要求計(jì)算各元器件的參數(shù)。重點(diǎn)是對Buck變換器建立理想模型、狀態(tài)空間平均模型和小型號(hào)模型，因?yàn)槔硐肽Ｐ屠硐肽Ｐ拖到y(tǒng)是非線性的，對于非線性時(shí)變系統(tǒng)，解析解的獲得是非常困難的，所以本設(shè)計(jì)不采用理想狀態(tài)模型。而狀態(tài)空間平均模型也不是線性的，在系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)時(shí)，通常需要首先對系統(tǒng)進(jìn)行局部線性化，這就的得到了小信號(hào)模型，由于在小信號(hào)模型的狀態(tài)方程中，各個(gè)不同的輸入和狀態(tài)變量間已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了解耦，因此可以很容易地寫出其傳遞函數(shù)。在建立模型的基礎(chǔ)上對系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)建立傳遞函數(shù)。文中介紹的控制方式是電壓模式控制，簡單介紹了控制電路的組成結(jié)構(gòu)，主要有驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)節(jié)器電路、并機(jī)均流電路、保護(hù)電路。在最好應(yīng)用Matlab對主電路和傳遞函數(shù)進(jìn)行仿真，介紹了PID參數(shù)的整定方法，得到穩(wěn)定的輸出波形。 本文的不足之處在于控制模式的單一，只采用了電壓模式控制。開關(guān)電源中的控制方式總的來說可以分成電壓模式控制和電流模式控制，都有輸出電壓反饋和電壓調(diào)節(jié)器，所不同的是電壓模式控制系統(tǒng)中，僅有一個(gè)電壓反饋控制環(huán)，而電流模式控制系統(tǒng)中，除了電壓反饋控制環(huán)外，還存在電流反饋控制環(huán)。 37參考文獻(xiàn)[1] 王兆安，黃?。娏﹄娮蛹夹g(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000．[2] 黃俊，王兆安．電力電子變流技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993．[3] 陳堅(jiān)．電力電子學(xué)—電力電子變換和控制技術(shù)[M]．北京：高等教育出版社，2002.[4] 陳伯時(shí)．電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[5] 丁道宏．電力電子技術(shù)[M]．北京：航空工業(yè)出版社，1992．[6] 杜飛，林欣．電力電子應(yīng)用技術(shù)的MATLAB仿真[M]．北京：中國電力出版社，2009．[7] 裴云慶，楊旭，王兆安．開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010．[8] 王再英，劉淮霞，陳毅靜．過程控制系統(tǒng)與儀表[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009．[9] 胡松濤．自動(dòng)控制原理[M]．北京：科學(xué)出版社，2001．[10] 王兆安．電力電子技術(shù)是電能質(zhì)量控制的重要手段[J]．電力電子技術(shù)，2004，20（6）：22－26．[11] 錢照明，陳恒林．電力電子裝置電磁兼容研究最新進(jìn)展[J]．電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2005，34（6）：6－11．[12] 王兆安，陳橋梁．集成化是電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢[J]．變流技術(shù)與電力牽引，2006，11（4）：10－14．[13] Rashid M H．Power electronic [M]．Prentice Hall，1998．[14] Abraham I．Pressman．開關(guān)電源設(shè)計(jì)[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2005．[15] Infineon Technologies AG．Semiconductors [M]．2nd Corporate Publishing，2004．[16] Bimal K．Bose．Power electronics and motor drivesadvance and trends[M]．Elsevier Science，2006．附錄1：主電路仿真模型附錄2：主電路仿真波形圖附錄3：PID仿真圖致　謝首先要感謝我的導(dǎo)師黃亮！本次論文的完成離不開黃老師的悉心指導(dǎo)和幫助，他為了能夠讓我順利完成課題，除了提供相關(guān)的參考資料，還不辭勞苦的一次又一次親自幫我指導(dǎo)和解決課題中遇到的種種困難。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和踏實(shí)的工作作風(fēng)一直影響著我。在畢業(yè)設(shè)計(jì)后期，他還幫助我找出電路設(shè)計(jì)中的不足之處，為我指出了很多錯(cuò)誤并幫我加以改正，在此我要向黃老師致以最崇高的敬意和最誠摯的謝意。同時(shí)還要感謝我們課題組的全體同學(xué)。他們?yōu)槲以诋厴I(yè)設(shè)計(jì)期間所提供了學(xué)習(xí)和生活上的關(guān)懷和幫助。他們淵博的知識(shí)，豐富的經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度將使我終身受益。還要感謝在課題設(shè)計(jì)中多次幫我解決困難的學(xué)長鵬。他在電路設(shè)計(jì)及軟件仿真給予了極大的支持和幫助。感謝我的班同學(xué)王佳森，熊威，在他們的幫助下我完成了PID參數(shù)的整定，順利地完成了仿真。感謝我生活中的朋友和同學(xué)對我生活的關(guān)心！感謝我的父母!感謝他們對我學(xué)習(xí)和生活的全力支持!感謝他們對我一生的教誨!最后，我再一次向那些在畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給我提供過幫助和支持的老師、學(xué)長、同學(xué)致以誠摯的謝意