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电力电子技术课程设计BUCK开关电源闭环控制的仿真研究50V30V.docx

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CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 课 程 设 计 说 明 书 课程设计名称:电力电子技术 题目:BUCK开关电源闭环控制的仿真研究- 50V/30V 2016年6月 电力电子课程设计任务书 二级学院:电气与光电工程学院 班级:13电二 组号: 4# 专业:电气工程及其自动化 指导教师: 职称: 讲 师 课题名称 BUCK开关电源闭环控制的仿真研究-50V/30V 课 题 内 容 及 指 标 要 求 课题内容: 1、根据设计要求计算滤波电感和滤波电容的参数值,完成开关电路的设计 2、根据设计步骤和公式,设计双极点-双零点补偿网络,完成闭环系统的设计 3、采用MATLAB中simulink中simpowersystems模型库搭建开环闭环降压式变换器的仿真模型 4、观察并记录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 指标要求: 1、输入直流电压(VIN):50V,输出电压(VO):30V,输出电压纹波峰-峰值 Vpp≤50mV 2、负载电阻:R=3Ω,电感电流脉动:输出电流的10%,开关频率(fs)=70kHz 3、BUCK主电路二极管的通态压降VD=0.5V,电感中的电阻压降VL=0.1qV,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75μΩ*F 4、采用压控开关S2实现80%的额定负载的突加、突卸,负载突加突卸的脉冲信 号幅值为1,周期为0.012S,占空比为2%,相位延迟0.006S 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BUCK开关电源系统的设计 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 起止日期 20 目录 TOC \o 1-3 \h \u HYPERLINK \l _Toc11440 一、 BUCK电路的基本原理 PAGEREF _Toc11440 1 HYPERLINK \l _Toc13056 二、 主电路图的设计 2 HYPERLINK \l _Toc25279 1主电路参数设计 2 HYPERLINK \l _Toc12662 三、 闭环系统框图 3 HYPERLINK \l _Toc16908 1系统传递函数框图 3 HYPERLINK \l _Toc8058 2的计算 3 HYPERLINK \l _Toc7246 四、补偿器传递函数设计及系统仿真 4 1 HYPERLINK \l _Toc24171 补偿器传递函数设计 7 HYPERLINK \l _Toc24171 2闭环系统的仿真 7 HYPERLINK \l _Toc18043 五 设计总结 10 HYPERLINK \l _Toc14980 六 参考文献 11 HYPERLINK \l _Toc29545 七 附录 12 HYPERLINK \l _Toc31914 程序1 12 HYPERLINK \l _Toc11337 程序2 PAGEREF _Toc11337 12 BUCK电路基本原理 Buck变换器主电路图 Buck电路是由一个Mosfet S与负载串联构成的,是一种降压斩波电路,其电路如图1-1.驱动信号Ug周期地控制Mosfet S的导通与截止,通过改变Ug的占空比D,改变输出电压U0。  Buck/Boost变换器:也称升降压式变换器,是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器,但其输出电压的极性与输入电压相反。Buck/Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成,合并了开关管。Buck/Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式,开关管Q也为PWM控制方式。 LDO的特点:① 非常低的输入输出电压差② 非常小的内部损耗③ 很小的温度漂移④ 很高的输出电压稳定度⑤ 很好的负载和线性调整率⑥ 很宽的工作温度范围⑦ 较宽的输入电压范围⑧ 外围电路非常简单,使用起来极为方便。 BUCK电路是一种降压斩波器,降压变换器输出电压平均值Uo总是小于输入电压Ui。通常电感中的电流是否连续,取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。 简单的BUCK电路输出的电压不稳定,会受到负载和外部的干扰,当加入PID控制器,实现闭环控制。
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