基于buck電路的電源設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2025-06-27 17:18本頁(yè)面
【正文】 ，直流增益為：Tu0=HVDVM=? （28）圖8 未補(bǔ)償環(huán)增益Tu(s)的幅角特性 未補(bǔ)償環(huán)增益的穿越頻率大約在770Hz處，176。下面設(shè)計(jì)一個(gè)補(bǔ)償器，使得穿越頻率為fc=5kHz，相角裕度為50176。從圖8中可以看出。為使5kHz處環(huán)增益等于1，除此之外，補(bǔ)償器還應(yīng)提高相角裕度。由于未補(bǔ)償環(huán)增益在5kHz處的相角在180176。附近，因此，需要一個(gè)PD超前補(bǔ)償器來(lái)校正。將fc=5kHz，θ=50176。代入下式（238）中，可計(jì)算出補(bǔ)償器的零點(diǎn)頻率和極點(diǎn)頻率為：fz=fc1sinθ1+sinθ=5kHz*1sin50176。1+sin50176。==fc1+sinθ1sinθ=5kHz*1+sin50176。1sin50176。= （29）?70，低頻段補(bǔ)償器的增益一定為：Gc0=70fzfp=? （30）因此，PD補(bǔ)償器的形式為式31，對(duì)應(yīng)bode圖為圖9：Gcs=Gc01+sωz1+sωp=?1++ （31）圖9 PD補(bǔ)償器傳遞函數(shù)幅角特性此時(shí)，帶PD補(bǔ)償控制器的環(huán)增益變?yōu)椋篢s=Tu0Gc01+sωz(1+sωp)(1+sQω0+(sω0)2) （32）補(bǔ)償后的環(huán)增益圖如圖10，可以看出穿越頻率為5khz，176。因此，系統(tǒng)中的擾動(dòng)變量在相角裕度的作用下，對(duì)系統(tǒng)沒(méi)有影響或者說(shuō)影響很小。還可以得出，環(huán)增益的直流幅值為T(mén)u0Gc0=。圖10 補(bǔ)償后的環(huán)增益幅角特性 將補(bǔ)償前后的bode圖對(duì)比如圖11：圖11 補(bǔ)償前后對(duì)比圖五、Matlab電路仿真 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)仿真根據(jù)參數(shù)設(shè)定：L=300uH，C=300uF，D=，R=，開(kāi)關(guān)頻率f=100kHz。開(kāi)環(huán)仿真電路圖如圖12：圖12 開(kāi)環(huán)仿真電路圖 仿真結(jié)果如圖13所示，輸出電壓為5V。圖14 開(kāi)環(huán)輸出波形 對(duì)應(yīng)的紋波如圖15所示：圖15 開(kāi)環(huán)紋波波形 閉環(huán)系統(tǒng)仿真 閉環(huán)仿真電路圖如圖16： 圖16 閉環(huán)仿真電路圖 仿真結(jié)果如圖17所示，輸出電壓為5V。圖17 閉環(huán)輸出波形 對(duì)應(yīng)的紋波如圖18所示：圖18 閉環(huán)紋波波形通過(guò)對(duì)比可知，閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間得到明顯的減小，紋波有一定的改善，超調(diào)量基本沒(méi)有變化。閉環(huán)的PWM波形如圖19所示：圖19 閉環(huán)PWM波形六、設(shè)計(jì)總結(jié)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(guò)控制器的設(shè)計(jì)，以及使用MATLAB/Simulink對(duì)電路進(jìn)行仿真，基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)定目標(biāo)，并有效地縮短了調(diào)節(jié)時(shí)間和紋波。本次設(shè)計(jì)中采用的原理、知識(shí)點(diǎn)是對(duì)《現(xiàn)代電源設(shè)計(jì)》課程所學(xué)知識(shí)的有效運(yùn)用和鞏固，對(duì)Buck電路的了解進(jìn)一步加深，初步掌握了設(shè)計(jì)電源的基本方法和步驟，達(dá)到了學(xué)以致用的目的。 1
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