BuckBoost和Cuk电路仿真分析.docx
BUCK_BOOST仿真分析报告
BUCK-BOOST转换器仿真分析摘要：本课题利用电感电压平均近似和电容电流平均近似的方法，建立连续模式(CCM)下电压控制型BUCK/BOOST结构DC/DC转换器的线性模型，实现非线性向线性模型的转化，得到由控制到输出的传递函数；在此基础上利用Matlab工具对不同补偿网路的频域特性进行仿真，并对仿真结果进行分析。
关键词：BUCK/BOOST ；DC/DC转换器；MATLAB仿真；频域特性BUCK-BOOST CONVERTER SIMULATION ANALYSISAbstract: This project uses the inductor voltage and capacitor current average approximate average approximation method, build a continuous mode (CCM), under voltage-controlled BUCK / BOOST structure DC / DC converter linear model, to achieve non-linear transformation to the linear model obtained from the control to output transfer function; on the basis of compensation for the use of Matlab tools for different networks frequency domain simulation, and analysis of simulation results.Keywords: BUCK / BOOST; DC / DC converter; MATLAB simulation; frequency domain中图分类号：TM712 文献标识：B 文章编号：0 引言开关电源转换器是现代电路理论的重要研究对象。
(完整word版)Buck变换器的设计与仿真
目录1 Buck变换器技术........................................................................................................................... - 1 -1.1 Buck变换器基本工作原理............................................................................................... - 1 -1.2 Buck变换器工作模态分析............................................................................................... - 2 -1。
3 Buck变化器外特性........................................................................................................ - 3 -2 Buck变换器参数设计.................................................................................................................. - 5 -2.1 Buck变换器性能指标....................................................................................................... - 5 -2。
2 Buck变换器主电路设计................................................................................................ - 5 -2.2。
直流斩波电路Buck、Buck-Boost 开关电路实验
直流斩波电路Buck、Buck-Boost 开关电路实验一、实验目的（1）加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理。
（3）了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形。
二、实验线路的构成及原理（1）DDS02主电路挂箱配置原理DDS02挂箱包括脉冲和熔断丝指示、晶闸管（I组桥、Ⅱ组桥）电路、电抗器等内容。
脉冲有无指示为方便实验中判断对应晶闸管上门阴极上是否正常，若正常，则指示灯亮，否则则不亮；同样熔断丝指示也是同理。
主要分I组桥和Ⅱ组桥分别指示。
晶闸管电路装有12只晶闸管、6只整流二极管。
12只晶闸管分两组晶闸管变流桥，其中VTl~VT6为正组桥(I组桥)，由KP5-8晶闸管元件构成，一般不可逆、可逆系统的正桥、交-直-交变频器的整流部分均使用正组元件；由VT1ˊ~VT6ˊ组成反组桥(Ⅱ组桥)，元件为KP5-12晶闸管，可逆系统的反桥、交-直-交变频器的逆变部分使用反组元件；同时还配置了6只整流二极管VDl~VD6，可构成不可控整流桥作为直流电源，元件的型号为KZ5-10。
所有这些功率半导体元件均配置有阻容吸收、熔丝保护，电源侧、直流环节、电机侧均配置有压敏电阻或阻容吸收等过电压保护装置。
电抗器为平波电抗器L，共有4档电感值，分别为50mH、100mH、200mH、700mH，1200 mH可根据实验需要选择电感值。
续流二极管为桥式整流实验时电路续流用，型号为KZ5-10；另外挂箱还配有一组阻容吸收电路。
（2）DDS03控制电路挂箱配置原理DDS03挂箱包括三相触发电路及功放电路、FBC+FA（电流反馈与过流保护）、G（给定器）等内容。
面板上部为同步变压器，其连线已在内部接好，连接组为△/Y-1.可在“同步电源观察孔”观察同步电源的相位。
三相触发电路（GT）及功放电路（AP）包括有GTF正组（I组）触发脉冲装置和GTR 反组（Ⅱ组）触发脉冲装置，分别通过开关连至VF正组晶闸管和VR反组晶闸管的门极、阴极。
BUCKBOOST电路原理分析
BUCK/BOOST电路原理分析Buck变换器：也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。
图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation脉宽调制)信号，信号周期为Ts，则信号频率为f=1/Ts，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff，占空比Dy= Ton/Ts。
Boost变换器：也称升压式变换器，是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。
开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。
电感Lf在输入侧，称为升压电感。
Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式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DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。
斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton(通用)，二是频率调制方式，ton不变，改变Ts(易产生干扰)。
其具体的电路由以下几类：(1)Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压 U0小于输入电压Ui，极性相同。
(2)Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压 U0大于输入电压Ui，极性相同。
(3)Buck-Boost电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。
BuckBoost电路建模及分析.doc
题目： Buck-Boost 电路建模及分析摘要：作为研究开关电源的基础， DC-DC开关变换器的建模分析对优化开关电源的性能和提高设计效率具有重要意义。
而Buck-Boost电路作为 DC-DC开关变换器的其中一种电路拓扑形式，因其输出电压极性与输入电压相反，而幅度既可比输入电压高，也可比输入电压低，且电路结构简单而流行。
为了达到全面而深入的研究效果，本文对 Buck-Boost 电路进行了稳态分析和小信号分析。
稳态分析中，首先介绍了电路工作原理，得出了两种工作模式下的电压转换关系式，并同时可知基于占空比怎样计算其输出电压以及最小最大电感电流和输出纹波电压计算公式；接着推导了状态空间模型，以在 MATLAB 中进行仿真；而最后仿真得到的电感电流、输出电压的变化规律符合理论分析。
小信号分析中，首先推导了输出与输入间的传递函数表达式，以了解低频交流小信号分量在电路中的传递过程；接着分析其零极点，且仿真绘制波特图进行了验证。
经过推导与研究，稳态分析和小信号分析下仿真得到的变化规律均与理论上的推导一致。
关键词： Buck-Boost；稳态分析；小信号分析；MATLAB仿真1.概论现代开关电源有两种：直流开关电源、交流开关电源。
本课题主要介绍直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源，如市电电源或蓄电池电源，转换为满足设备要求的质量较高的直流电源，即将“粗电”转换为“精电”。
直流开关电源的核心是 DC-DC变换器。
作为研究开关电源的基础，DC-DC 开关变换器的建模分析对开关电源的分析和设计具有重要意义。
DC-DC开关变换器最常见的三种电路拓扑形式为：降压(Buck)、升压 (Boost)和降压 -升压 (Buck-Boost)[1]，如图 1-1 所示。
其中 Buck-Boost变换器因其输出电压极性与输入电压相反，而幅度既可比输入电压高，也可比输入电压低，且电路结构简单而流行。
(a)Buck 型电路结构(b)Boost 型电路结构(c)Buck-Boost型电路结构图1-1 DC-DC变换器的三种电路结构本课题针对 Buck-Boost 变换器的建模分析进行深入研究，以优化开关电源的性能和提高设计效率。
实验报告——升降压和Cuk电路
电力电子技术实验报告实验名称：升降压式直流斩波电路的仿真与分析班级：自动化091 组别：第七组成员：江燕钱丽莎王松海金华职业技术学院信息工程学院2011年 11月 6 日目录一. 升降压式直流斩波电路.................................................................................................. - 1 -1. 电路的结构与工作原理.............................................................................................. - 1 -2. 建模.............................................................................................................................. - 2 -3. 仿真结果与分析............................................................................. 错误！未定义书签。
4. 小结.............................................................................................................................. - 7 -二. Cuk直流斩波电路.......................................................................................................... - 7 -1. 电路的结构与工作原理................................................................. 错误！未定义书签。
Buck-Boost变化器的仿真分析
Ｏ５时，０ ； Ｄ＜ ． ， Ｖ ＜ ； ． ｖ＝ 若 ０５ 则 ｏ 反之 ， Ｄ＞ 若
０５时 ， ＞ 。Ｂ ｃ—ｏｓ 变 换 器 的 工 作 模 式 分 ｕｋＢ ｏｔ
为电感 电流 连 续 工 作 模 式 （ Ｃ 和 电感 电流 断 续 Ｃ Ｍ）
１ 所示… ， 为输入直流 电源 ， 其中 Ｑ为功率开关
ｌ０ ・
（ Ｑ ｃ 关断时电感 电流为０ ）
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图 ２ ｕｋＢ ｏｔ Ｂ ｃ． ｏｓ 变换器的工作状 态
１０
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时间／ ｓ
在 电 感 电流 连 续 的条 件 下 ， 路 工 作 于 两 种 电
状态 ：
图 ４ 电感电流的仿真波形
（ ）当开关管 Ｑ导通 、 １ 二极管 Ｄ截止期间 （ ＝ ｔ
０时 ） 电源 电压 全部加 到 电感 上 ， ， 电感 电流 ｉ 线性 增 长 。负 载 由滤 波 电容 供 电。 电感 中 的 电
部分作 为电源使用 ， 而且其他拓 扑 电路需 要使用 变压
Ｔ
器或线性调节 器 ， 致使装置 的重量 增加 、 率降低 。 效 Ｊ
因此最 可行 的拓 扑结构就是 Ｂ ｃ ． ｏｓ Ｄ ／ Ｃ变换 ｕ ｋＢ ｏｔ Ｃ Ｄ
Ｌ。
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ｊ ｌ
； 下
器， 因此 对其研究对电子设备有很深远的意义。由 于传统资料中仅给出电路分析过程比较烦琐 ， 不利于 理解 电路 的整个工 作 过程 和升 降压原 理 Ｊ。 。本文 采
管， 在外部脉冲信号 的激励下工作于开关状态 ， Ｑ导
Buck-boost变换器建模及仿真
Buck-boost变换器建模及仿真Buck-boost 变换器建模及仿真1、Buck-boost 变换器平均开关模型利用平均开关网络法推导buck —boost 变换器的平均开关模型，Buck-boost 变换器电路图如图1所示，这里开关管的导通电阻为，二极管的前向导通压降为0.8v 。
gV )(t v图1 Buck-boost 变换器电路图中，虚线框内为开关网络，它是一个二端口网络，共有、、和四个变量，选定其中两个变量作为输入变量，则余下两个变量可以由输入变量表示出来。
在此，我们选择和作为输入变量。
接下来我们要求出这四个变量的在一个周期内的平均值，首先根据图1画出它们在一个周期内的波形图，如图2所示。
)(1t v s dT sT (1i sdT s)(1t i )(2t i )(1t v on R )(2t v )(1t i )(2t v图2 开关网络电压电流的曲线图根据图2，写出)(1t i 、)(2t i 、)(1t v 、)(2t v 在一个周期内平均值：（1）（2）（3）（4）由式（3）与（4）得（5）将公式（1）与（5）代入（3）中得（6）将公式（6）中两边的)(1t v 合并得到下面式子：（7）由（1）与（2）得（8）])([)()(')()()(211D T T on T V t v t d t d t i t d R t v s s s +><+><=><= ><)()()(')(12(2vD(2t i ss s T T t i t d t i ><=><)()()(1s s T T t i t d t i ><=><)()(')(2))()((')()()(11s s s T C D g on T T t V V V t d R t i t d t v ><-++><=>s +><+><+>=<><由式（7）（8）可以得到开关网络的平均开关模型，如图3所示：图3 平均开关模型把图1中的开关网络用图3所示的平均开关模型代替可得到图4所示的Buck-boost 变换器的开关模型电路。
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Buck_Boost和Cuk电路仿真分析
一、Buck_Boost电路仿真
仿真电路图如下图所示：
电路参数如下：
Vs=5V，L=0.5mH，C=100μF，R=5Ω，f S=10kHz，D=0.8。
IGBT导通电阻R on=1mΩ，正向导通压降V on=0.1V，
二极管导通电阻R on=1mΩ，正向导通压降V o n=1mV。
理论计算结果如下所示：
仿真结果如下所示：
对比理论与仿真结果可以看出，二者部分存在误差，但差距不大。
部分数据由于目测的原因，也存在一定的误差，但误差很小，此处不再考虑。
波形图如下所示，其中图1上半部分为I O，下半部分为V O，图二为I L，图三为I D，图4为V C。
图1
图2
图3图4
二、Cuk电路仿真
仿真电路图如下：
电路参数如下：
Vs=5V，L1=L2=0.5mH，C1=C2=100μF，R=5Ω，f S=10kHz，D=0.8。
IGBT导通电阻R on=1mΩ，正向导通压降V on=0.1V，
二极管导通电阻R on=1mΩ，正向导通压降V o n=1mV。
理论计算结果如下所示：
V OΔV OΔV C1I O I D（I L1）ΔI L1ΔI L2
-20V0.1V 3.2V-4A16A0.8A0.8A 仿真结果如下所示：
V OΔV O V C1ΔV C1I OΔI O I D（I L1）ΔI L1I L2ΔI L2 -19.5V0.1V24.5V 3.1V-3.92A0.02A16.4A0.8A-3.9A0.8A
对比理论与仿真结果可以看出，二者部分存在误差，但差距不大。
部分数据由于目测的原因，也存在一定的误差，但误差很小，此处不再考虑。
波形图如下图所示：
图1
其中，图1为V C1，图2
上半部分为I O ，下半部分为
V O ，图3上半部分为I D （I L1），下半部分为I L2。
三、Buck_Boost 和Cuk 电路的对比
1、从稳态比较
（1）Cuk 电路结构复杂，需要的元件较多，相应电路的分析与调节会复杂化，Buck_Boost 电路结构简单，元件少，分析也较为简单。
（2）Cuk 电路与Buck_Boost 电路相比，V O 、I O 相差不大，但是Cuk 电路的
图2 图3
ΔV O和ΔI O都比较小，电路稳定性好。
（2）Cuk电路输入电流I D也比较稳定，波动小，对电源的要求较低，不易造成损害，Buck_Boost电路的输入电流变化剧烈，波动大，易损害电源。
（4）Cuk电路流过电感的电流较小，对电感要求较低，但是V C1较大，对电容要求较高。
2、从动态比较
Cuk电路是四阶甚至更高阶的电路，动态过程复杂，会出现超调现象，这相当于变相提高了对电感电容器件的要求，部分或全部抵消了稳态时对电感要求较低的特性。
同时过渡过程较长，需要较长时间才能稳定下来。
Buck_Boost结构简单，电路阶数较低，无超调现象，稳定时间短。
总之，Buck_Boost电路和Cuk电路各有其特点，实际使用时应根据具体情况，综合考虑选用。