132081 朱海勇_电力电子系统建模控制与仿真_Buck电路模型建立及PI调节器设计
Buck电路模型建立及PI调节器设计
朱海勇
（东南大学电气工程学院，南京市玄武区四牌楼2号）
The Construction of Buck Circuit Model and the Design of PI Regulator
ZHU Hai-yong
(School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing Xuanwu Four Arches on the 2nd)
ABSTRACT:In this paper, the state-space averaging method has been used to get the construction of Buck circuit model. Then the transfer function G(s) from control to output was obtained.And frequency characteristics curve of G(s) has been received in the help of MA TLAB.The design of PI regulator was done due to the instability of the system.The parameters of PI regulator,K P and K I was also obtained with the aid of the Rolls stability criterion. At last,the Buck converter model was built in Simulink simulation and the actual output voltage of the system was 12V after 0.5s .
KEY WORDS：buck；state-space averaging method；pi regulator
摘要：本文采用状态空间平均法对Buck变换器建模，得到由控制到输出的传递函数G(s)。使用MA TLAB画出G(s)的频率特性曲线，得知系统不稳定后，设计PI调节器，由劳斯稳定判据得到PI调节的K P、K I参数。在Simulink中搭建Buck变换器的实际仿真模型，系统的输出电压在0.5s后稳定在12V。
关键字：Buck；状态空间平均法；PI
１引言
20世纪人类最伟大的20项科技成果有：电气化、汽车、飞机、自来水供水系统、电子技术、无线电与电视、农业机械化、计算机、电话、空调与制冷、高速公路、航天、互联网、成像技术、家用电器、保健科技、石化、激光与光纤、核能利用、新型材料，这些成果几乎不同程度地应用了电力电子技术，电力电子技术已广泛地应用于工业、交通、IT、通信、国防以及日常生活中。电力电子装置的应用范围十分广泛，粗略地可分为（有功）电源、无功电源、传动装置。电源有直流开关电源、逆变电源、不间断电源设备（UPS）、直流输电装置等；无功电源有静止无功补偿装置（SVC）、静止无功发生装置（SVG）、有缘电力滤波器、动态电压恢复装置（DVR）等；传动装置有直流调速系统、各种电动机的变频调速系统等[1]。
本文采用状态空间平均法对Buck电路建模，得到由控制到输出的传递函数，使用MATLAB画出传递函数的频率特性曲线，得知系统不稳定后，设计PI调节器，最终使系统的输出电压稳定。
2建模过程
2.1状态空间平均法
矩阵方程
)(
)(
)(
K t
Bu
t
Ax
dt
t
dx
+
=
)(
)(
)(t
Eu
t
Cx
t
y+
=
状态变量x(t)包含电感电流、电容电压等。
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
=
:
)(
)(
)(
2
1
t
x
t
x
t x
，
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
=
:
)(
)(
)(
2
1
dt
t
dx
dt
t
dx
dt
t
dx
u(t)为输入量，通常为变换器的输入v g(t)。y(t)为输出向量。系数矩阵K
包含电容、电感、互感。输出变量y(t)
是输入独立电源与状态变量的线性组
合。A、B、C和E为常数矩阵。
2.2 Buck 电路模型建立
降压斩波电路可以简化为图1所示电路[6]。
v g (t)
i L (t)
L
C
R
v(t)
+
-
VD 1
+
-v C (t)
VT
图1简化的Buck 电路
此电路主要的工作状态有两种，即
开关管导通模式和开关管关断模式，分别对应图2a 和2b 电路中的开关管和二极管工作在导通和截止两个状态，是一个强非线性系统。对于buck 电路，可以取电感电流i L (t)和电容电压v C (t)作为状态变量，输入电压V g (t)为输入变量，输出电压为v(t)输出变量。
v g (t)
i L (t)
L
C
R
v(t)
+
-
+
-v C (t)
VT
图2a VT 开通时的等效电路
v g (t)
i L (t)
L
C
R
v(t)
+
-
VD 1
+
-v C (t)
图2b VT 关断时的等效电路
2.3 Buck 变换器动态模型建立[5]
状态变量 ?
??
???=)()(i )(L t v t t x C
输入矢量
[]
)()(t v t u g =
输出矢量
[])()(t v t y =
在阶段1，VT 导通，等效电路如图2a 所示，可得到如下状态方程
???
?
??
???=-==)()()()()()(-)()
(L
L t v t v R t v t i dt t dv C t v t v dt t di L C C g (1) 将上述方程写成矩阵形式
[]
[][][]
???
????+??????=???
???+??????????????-=????????????)
(0)()(10)()(01)()(111-0)()(C 00L C C L t v t v t i t v t v t v t i R t v t i dt d g L g L
C (2)
在阶段2，VT 关断，等效电路如图2b 所示，可得到如下状态方程
???
?
??
???=-==)()()((t)i )
()(-)
(L C L t v t v R t v dt t dv C t v dt t di L C C (3) 将上述方程写成矩阵形式
[
][][][]
???
????+??????=???
???+??????????????-=????
????????)
(0)()(10)()(00)()(111-0)()(C 00L C L C L
L t v t v t i t v t v t v t i R t v t i dt d g g C (4)
求状态平均系数矩阵
???
?
????-=???
?
????-+????????-=+=R R D R D 111-0111-0111-0A D DA A '
2'
1???
???=??????+??????=+=0D 0001B D DB B '2'1D D
[][][]
101010C D DC C '2'1=+=+=D D
[][][]000E D DE E '2'1=+=+=D D (5)
代入静态工作点状态方程0=AX+BU ，得
到
[]
g C L V D V I R ??
????+??????????????-=??????0111-000 (6) 代入静态工作点输出方程Y=CX+EU ，得到
[][][][]
g C L V V I 010V +??
?
?
??= (7) 由式（6），解得静态工作点
[]
g V ???
?
????=??????D R D V I C L (8)
上式代入式（7），化简
[][][][][]
g g V V 0D R D 10V +???
?
????=(9)
计算小信号模型中系数矩阵
??
????=?
?
?
???+??????=+00002B -1B 2A -1A g g V V U X ）（）（(10)
[]0E -E C -C 2121=+U X ）（）（
得小信号交流状态方程
[][][]???
?
???
????
???
??
?????+???
???+????????=????????????+????????????+????????????????-=??????????????∧∧∧∧∧∧∧∧∧
∧∧)(0)(0)()
(10)()(0)(0)()(111-0)()(C 00
L L L L t d t v t v t i t v t d V t v D t v t i R t v t i dt d g C g g C C (11)
将上式改写成标量形式的状
态方程
???
??
??????=-=++=∧∧∧
∧
∧∧∧∧∧
)()()()()()(V )()(-)(C g g C L t v t v R t v t i dt t v d C
t d t v D t v dt
t i d L C L C （12） 和由控制到输出的传递函数：
1R
L
)()(G(s)20
)(++
=
=
=∧∧
∧s LCs V s d s v g
s v g （13） 3 Buck 变换器PI 调节器设计[4]
现在以一具体电路进行设计，电路
参数如下：电感L=0.1mH;电容C=5000uF;电阻R=1Ω；V g =48V ；V=12V 。
由式（8）可以求得D=0.25。Buck 电路不加PI 调节器之前的系统开环传递函数为：
1
1010548
1R
L )()(G(s)42
7
20
)(++?=
++=
=
--=∧∧
∧s s s LCs V s d s v g
s v g （14） 利用MA TLAB 画出系统修正前的频率特性曲线，如图3所示：
-20
2040
60M a g n u d e d B 10
2
10
3
10
4
-180-135-90-450P h a s e d e g Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
图3 系统校正前的频率特性曲线
可以得到系统的幅值裕度G m =0dB ，相角裕度P m =0deg ，相角裕度太小，为得到相角裕度45deg 左右，幅值裕度在10dB 左右，需要进行校正，这里采用PI 调节器进行校正[2]。
校正后系统的闭环结构框图如图4所示：
V g
+-M(s)
G(s)
K
给定
PI
System
d 扰动量
v 变化量
图4 由PI 调节器组成的系统闭环结构框图
图中G(s)由式（15）得到，
s K
I
p +=K M(s)，V ref 为给定控制变量的变化，K 为反馈放大系数。可以得出系统的闭环传递函数为：
)
()(1)
()(0s G s KM s G s M V V ref +=
∧
(15)
取K=1,即采用单位负反馈。此时系统的闭环传递函数为：
I
P I P I P I P ref K s K s s K sK s s s K K s s s K K V V 4811010548)11010548)((1)11010548(243742
74270++++??+=++?++++??+=
------∧
）（）
（）（）（(16) 从而可以得到系统的闭环特征方程为：
I P K s K s s 48110105D(s)2437++++?=--）（(17)
列出相应的劳斯表：
I
I P 1I 4
2P 7
3
8K 40
K 24.0-K 18K 4101K 10
5s
s s s
++?--
根据劳斯判据，令劳斯表中第一列各元为正，可得：
??
?>>+0
8K 40
K 24.0-K 1I I P 解不等式组可得
??
?->>1
24.0K 0I P I K K (17) 此时系统的开环传递函数为：
)1
1010548)(s K (K M(s)G(s)F(s)427-I P ++?+
==-s s (18)
试取K P =0.01；K I =0.3。代入上式
中，并用MA TLAB 画出此时的系统频率特性曲线，如图5所示。可以得到系统的幅值裕度G m =20dB ，相角裕度P m =20deg ，幅值裕度大于10dB 、相角裕度接近45deg 。
-40-20020
M a g n
u d e d B 10
10
1
10
2
10
3
10
4
-180-135-90-45
0P h a s e d e g Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
图5 系统校正后的频率特性曲线
利用Simulink 搭建系统的传递函数模型，如图6所示，并进行仿真。
图6 系统校正后的传递函数模型
图8 Buck 电路实际元件模型
仿真得到输出电压的波形如图7所示。
4 Buck 变换器实际仿真模型建立
在Simulink 中搭建实际电路的仿真模型，如上图8所示，并进行仿真。
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
24681012
图7 Buck 电路传递函数模型仿真波形
由Buck 电路实际元件模型仿真得到输出电压的波形如图9所示。
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
024********
图9 由实际元件模型仿真得到的输出电压波形
5结论
本文采用状态空间平均法对Buck 变换器建模，得到由控制到输出的传递函数G(s)。使用MATLAB 画出G(s)的频率特性曲线，得知系统不稳定后，设计PI 调节器，由劳斯稳定判据得到PI 调节的K P 、K I 参数。在Simulink 中搭建Buck 变换器的实际仿真模型，系统的输出电压在0.5s 后稳定在12V 。
参考文献
[1] 徐德鸿. 电力电子系统建模及控制[M]. 机械工业出版社, 2005.11.
[2] 胡寿松. 自动控制原理[M]. 科学出版社, 2007.
[3] 林飞, 杜欣. 电力电子应用技术的MATLAB 仿真[M]. 中国电力出版社, 2008.11. [4] 陈伯时, 阮毅. 电力拖动自动控制系统[M]. 机械工业出版社, 2009.8. [5]
WErickson
R,
Maksimovic
D.
Fundamentals of Power Electronics[M]. Kluwer Academic Publishers .
[6] 王兆安, 黄俊. 电力电子技术[M]. 机械工业出版社, 2000.
multisim buck电路仿真
第一章概述 1、1 直流―直流变换的分类 直流—直流变换器(DC-DC)就是一种将直流基础电源转变为其她电压种类的直流变换装置。目前通信设备的直流基础电源电压规定为?48V,由于在通信系统中仍存在?24V(通信设备)及+12V、+5V(集成电路)的工作电源,因此,有必要将?48V基础电源通过直流—直流变换器变换到相应电压种类的直流电源,以供实际使用。D C/DC变换就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。主要有 (1)Buck电路——降压斩波,其输出平均电压小于输入电压,极性相同。 (2)Boost电路——升压斩波,其输出平均电压大于输入电压,极性相同。 (3)Buck－Boost电路——降压―升压斩波,其输出平均电压大于或小于输入电压,极性相反,电感传输。 (4)Cuk电路——降压或升压斩波,其输出平均电压大于或小于输入电压,极性相反,电容传输。 此外还有Sepic、Zeta电路。 1、2 直流—直流变换器的发展 当今软开关技术的发展使得DC/DC发生了质的飞跃,美国VICOR公司(美国怀格公司,国际知名的电源模块生产厂家)设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器,其最大输出功率有300W、600W、800W等,相应的功率密度为(6、2、10、17)W/cm3,效率为(80～90)%。日本NEMIC—LAMBDA(联美兰达,日本的开关电源厂商、2012年兰达被TDK收购,名称也改为TDK-LAMBDA)公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列,其开关频率为(200～300)kHz,功率密度已达到27W/cm3,采用同步整流器(MOSFET代替肖特基二极管),使整个电路效率提高到90%。
Buck电路的设计与仿真
uck 电路的设计与仿真 1、Buck 电路设计： 设计一降压变换器，输入电压为 20V ，输出电压5V ，要求纹波电压为输出 电压的0.5%，负载电阻10欧姆，求工作频率分别为10kHz 和50kHz 时所需的 电感、电容。比较说明不同开关频率下，无源器件的选择。 解：(1)工作频率为10kHz 时， A.主开关管可使用MOSFET ,开关频率为10kHz ; B 输入20V ，输出5V ，可确定占空比 Dc=25% ; C.根据如下公式选择电感 这个值是电感电流连续与否的临界值，L>L c 则电感电流连续，实际电感值 可选为1.1~1.2倍的临界电感，可选择为4 10?H ； D.根据纹波的要求和如下公式计算电容值 C=^^T s2 J =4.17 10 牛 8L^U 。 8 沃 4.5 沃 10 X0.0055 1 0000 (2)工作频率为50kHz 时， A.主开关管可使用MOSFET ,开关频率为50kHz ; B 输入20V ，输出5V ，可确定占空比 Dc=25% ; C.根据如下公式选择电感 . (1—DJR T (1 —0.25)汇10,. 1 L c (1 _DJR T 2 s (1-0.25)1° 亠 2 10000 = 3.75 10* H 5 (1-0.25) 0.75 10, H 50000 这个值是电感电流连续与否的临界值, L>Lc 则电感电流连续，实际电感值
L c T s 2
可选为1.2倍的临界电感，可选择为0.9 10" H ； D.根据纹波的要求和如下公式计算电容值 分析：在其他条件不变的情况下，若开关频率提高 n 倍，则电感值减小为 1/n ，电容值也减小到1/n 。从上面推导中也得出这个结论 2、Buck 电路仿真: 利用sim power systems 中的模块建立所设计降压变换器的仿真电路。输 入电压为20V 的直流电压源，开关管选 MOSFET 模块（参数默认），用Pulse Gen erator 模块产生脉冲驱动开关管 建模: 分别做两种开关频率下的仿真 工作频率为10kHz 时 U o (1-D c ) 8L U o T s 2 5 (1-0.25) 1 8 0.9 10J 0.005 5 500002 = 0.833 10*F matlab20120510 ?
电力电子电路建模与分析考试题答案
1.推演单相全桥SPWM 逆变电路的动态模型 L E S 1S3 S 2S 4R L 非线性部分（开关网络）线性部分R 电感内阻 C 电路可看作两部分：线性部分→输出u 0，输入u i ；非线性部分(开关网络) →输出u i ，输入u r (调制波)。 分析：u i 有两种电平，当S 1、S 4导通时，u i =E ； 当S 2、S 3导通时，u i =-E ； ()12-=S E u i ???=导通时、 导通时、S S S S S 324101（1） 由于开关函数S 的存在，使得u i 的幅值变化不连续，故对上式取开关周期平均值； () ()t D S S E u i =-=，12（2） 假设采用如图所示规则采样，则D (t )可推导如下(设载波频率为f W ，对应周期为T W )： u r U tri T w /2Δt D (t ) 可得，()???? ??+=+=U u T t T t D tri r w w 12122?（3） 将（3）代入（2）有： ()()()U u E t D E S E u tri r i =-=-=1212（4） 即：U E u u tri r i = 可得调制器逆变桥输出u i 的开关周期平均值与输入u r 之间的传递函数为： ()()U E S U S U t r i r i = U i 与U o 之间是一个线性电路，不难得出其传递函数为：
()()()???? ??++???? ??++=++=R R s C R R L s LC Cs //R Ls R Cs //R s U s U L L L L i o 11211111 综上可得调制器输入u r 与逆变器输出u o 之间的传递函数为： ()()()()()()U E R R s C R R L s LC s U s U s U s U s U s U tri L L r i i o r o ???? ? ??++???? ??++=?=11211 2.以DC/DC 变换器输出稳定直流电压为例，画出控制系统的一般组成框图，说明对电力电子变换电路进行建模、并且线性化的主要目的何在？ + -Gc （s ） PWM 调制v v ref +-Vin (t ) 补偿网络 DC/DC 变换器反馈控制系统 Gc （s ）Gm （s ）Gvd （s ）H （s ）Vref （s ） 误差信号E(s)Vc （s ）d （s ）Vo （s ） B （s ） 参考信号 控制系统组成框图 答：要满足系统的技术性能指标要求，取决于对控制器的良好设计(含补偿或校正环节)以及设计合适的反馈网络及其参数等，因此需要确切掌握控制器的控制对象的行为特征，即被控对象的数学模型 。 作为电力电子转换的电力电子装置，应用越来越广泛，电力电子装置要满足一定的性能指标，这就要进行系统设计，设计满足性能要求的控制器，这就要借助被控对象的数学模型，设计成满足要求的闭环系统，是系统达到稳准快高性能要求。同时对电力电子电路进行建模，还可以分析不同的电路参数对电路有怎样的影响，为更好地分析，设计做基础。 而电力电子变换电路具有强烈的非线性(开关元件)，与线性系统不同，非线性系统性能与初始条件、工作状态、参量变化范围等等均有关联，难以有统一的数学分析方法，而经典控制理论中关于控制器的设计方法只适用于线性系统，所以，往往需进行线性化近似处理，得到线性化模型，然后按照线性设计方法进行设计。 3.根据开关元件的通、断对电力电子变换器进行分时分段数学描述，指出：按照这样的分段描述“数学模型”对变换器进行闭环系统PI 控制器设计可行吗？为什么？
题目Buck电路的设计与仿真
题目：Buck 电路的设计与仿真 1、Buck 电路设计： 设计一降压变换器，输入电压为20V ，输出电压5V ，要求纹波电压为输出电压的0.5％，负载电阻10欧姆，求工作频率分别为10kHz 和50kHz 时所需的电感、电容。比较说明不同开关频率下，无源器件的选择。 解：（1）工作频率为10kHz 时， A.主开关管可使用MOSFET ，开关频率为10kHz ； B.输入20V ，输出5V ，可确定占空比Dc=25%； C.根据如下公式选择电感 H T R D L s c c 41075.310000 1210)25.01(2)1(-?=??-=-= 这个值是电感电流连续与否的临界值，L>c L 则电感电流连续，实际电感值可选为1.2倍的临界电感，可选择为H 4105.4-?； D.根据纹波的要求和如下公式计算电容值 =?-=2008)1(s c T U L D U C 2410000 15005.0105.48)25.01(5?????-?-=F 41017.4-? （2）工作频率为50kHz 时， A.主开关管可使用MOSFET ，开关频率为50kHz ； B.输入20V ，输出5V ，可确定占空比Dc=25%； C.根据如下公式选择电感 H T R D L s c c 41075.050000 1210)25.01(2)1(-?=??-=-= 这个值是电感电流连续与否的临界值，L>Lc 则电感电流连续，实际电感值可选为1.2倍的临界电感，可选择为H 4109.0-?； D.根据纹波的要求和如下公式计算电容值 =?-=2008)1(s c T U L D U C 2450000 15005.0109.08)25.01(5?????-?-=F 410833.0-? 分析： 在其他条件不变的情况下，若开关频率提高n 倍，则电感值减小为1/n ，电容值也减小到1/n 。从上面推导中也得出这个结论。 2、Buck 电路仿真： 利用simpowersystems 中的模块建立所设计降压变换器的仿真电路。输入电压为20V 的直流电压源，开关管选MOSFET 模块(参数默认)，用Pulse Generator 模块产生脉冲驱动开关管。分别做两种开关频率下的仿真。 （一）开关频率为10Hz 时； (1)使用理论计算的占空比，记录直流电压波形，计算稳态直流电压值，计算稳态直流纹波电压，并与理论公式比较，验证设计指标。 由第一步理论计算得占空比Dc=25%； 实验仿真模型如下所示（稳态直流电压值为4.299V ）：
multisimbuck电路仿真设计
第一章概述 1.1 直流―直流变换的分类 直流—直流变换器（DC-DC）是一种将直流基础电源转变为其他电压种类的直流变换装置。目前通信设备的直流基础电源电压规定为?48V，由于在通信系统中仍存在?24V（通信设备）及+12V、+5V（集成电路）的工作电源，因此，有必要将?48V基础电源通过直流—直流变换器变换到相应电压种类的直流电源，以供实际使用。D C/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。主要有 （1）Buck电路——降压斩波，其输出平均电压小于输入电压，极性相同。 （2）Boost电路——升压斩波，其输出平均电压大于输入电压，极性相同。 （3）Buck－Boost电路——降压―升压斩波，其输出平均电压大于或小于输入电压，极性相反,电感传输。 （4）Cuk电路——降压或升压斩波，其输出平均电压大于或小于输入电压，极性相反，电容传输。 此外还有Sepic、Zeta电路。 1.2 直流—直流变换器的发展 当今软开关技术的发展使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司(美国怀格公司,国际知名的电源模块生产厂家)设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为(6.2、10、17)W/cm3，效率为（80～90）%。日本NEMIC—LAMBDA(联美兰达,日本的开关电源厂商.2012年兰达被TDK收购,名称也改为TDK-LAMBDA)公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为（200～300)kHz，功率密度已达到27W/cm3，采用同步整流器（MOSFET代替肖特基二极管），使整个电路效率提高到90%。
最新模拟电子电路multisim仿真(很全 很好)资料
仿真 1.1.1 共射极基本放大电路 按图7.1-1搭建共射极基本放大电路，选择电路菜单电路图选项（Circuit/Schematic Option ）中的显示/隐藏(Show/Hide)按钮，设置并显示元件的标号与数值等 。 １.静态工作点分析 选择分析菜单中的直流工作点分析选项（Analysis/DC Operating Point）（当然，也可以使用仪器库中的数字多用表直接测量）分析结果表明晶体管Ｑ１工作在放大状态。 ２.动态分析 用仪器库的函数发生器为电路提供正弦输入信号Vi(幅值为5mV,频率为10kH)，用示波器观察到输入，输出波形。由波形图可观察到电路的输入，输出电压信号反相位关系。再一种直接测量电压放大倍数的简便方法是用仪器库中的数字多用表直接测得。 ３.参数扫描分析 在图７.１－１所示的共射极基本放大电路中，偏置电阻Ｒ１的阻值大小直接决定了静态电流ＩＣ的大小，保持输入信号不变，改变Ｒ１的阻值，可以观察到输出电压波形的失真情况。选择分析菜单中的参数扫描选项（Analysis/Parameter Sweep Analysis），在参数扫描设置对话框中将扫描元件设为Ｒ１，参数为电阻，扫描起始值为１００Ｋ，终值为９００Ｋ，扫描方式为线性，步长增量为４００Ｋ，输出节点５，扫描用于暂态分析。 ４.频率响应分析 选择分析菜单中的交流频率分析项（Analysis/AC Frequency Analysis）在交流频率分析参数设置对话框中设定：扫描起始频率为１Hz，终止频率为１GHz，扫描形式为十进制，纵向刻度为线性，节点５做输出节点。 由图分析可得：当共射极基本放大电路输入信号电压ＶＩ为幅值５mV的变频电压时，电路输出中频电压幅值约为０.５Ｖ，中频电压放大倍数约为－１００倍，下限频率（Ｘ１）为１４.２２Hz，上限频率（Ｘ２）为２５.１２MHz，放大器的通频带约为２５.１２MHz。 由理论分析可得，上述共射极基本放大电路的输入电阻由晶体管的输入电阻rbe限定，输出电阻由集电极电阻Ｒ３限定。 1.１.２共集电极基本放大电路（射极输出器）
实验八multisim电路仿真
电子线路设计软件课程设计报告 实验内容：实验八multisim电路仿真 一、验目的 1、进一步熟悉multisim的操作和使用方法 2、掌握multisim做电路仿真的方法 3、能对multisim仿真出的结果做分析 二、仿真分析方法介绍 Multisim10为仿真电路提供了两种分析方法，即利用虚拟仪表观测电路的某项参数和利用Multisim10 提供的十几种分析工具，进行分析。常用的分析工具有：直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅立叶分析、失真分析、噪声分析和直流扫描分析。利用这些分析工具，可以了解电路的基本状况、测量和分析电路的各种响应，且比用实际仪器测量的分析精度高、测量范围宽。下面将详细介绍常用基本分析方法的作用、分析过程的建立、分析对话框的使用以及测试结果的分析等内容 1、直流工作点分析 直流工作点分析也称静态工作点分析，电路的直流分析是在电路中电容开路、电感短路时，计算电路的直流工作点，即在恒定激励条件下求电路的稳态值。在电路工作时，无论是大信号还是小信号，都必须给半导体器件以正确的偏置，以便使其工作在所需的区域，这就是直流分析要解决的问题。了解电路的直流工作点，才能进一步分析电路在交流信号作用下电路能否正常工作。求解电路的直流工作点在电路分析过程中是至关重要的。 执行菜单命令Simulate/Analyses，在列出的可操作分析类型中选择DC Operating Point，则出现直流工作点分析对话框，如图所示。直流工作点分析对话框包括3页。
Output 页用于选定需要分析的节点。 左边Variables in circuit 栏内列出电路中各节点电压变量和流过电源的电流变量。右边Selected variables for 栏用于存放需要分析的节点。 具体做法是先在左边Variables in circuit 栏内中选中需要分析的变量（可以通过鼠标拖拉进行全选），再点击Plot during simulation 按钮，相应变量则会出现在Selected variables for 栏中。如果Selected variables for 栏中的某个变量不需要分析，则先选中它，然后点击Remove按钮，该变量将会回到左边Variables in circuit 栏中。Analysis Options页 点击Analysis Options按钮进入Analysis Options页，其中排列了与该分析有关的其它分析选项设置，通常应该采用默认的 Summary页
Multisim数字电路仿真快速上手教程
Multisim快速上手教程 每一次数电实验都要疯了有木有！！！全是线！！！全是线！！！还都长得要命！！！完全没地方收拾啊！！！现在数电实验还要求做开放实验，还要求最好先仿真！！！从来没听说过仿真是个什么玩意儿的怎么破！！！ 以下内容为本人使用仿真软件的一些心路历程，可供参考。 所谓仿真，以我的理解，就是利用计算机强大的计算能力，结合相应的电路原理（姑且理解为KVL+KCL）来对电路各时刻的状态求解然后输出的过程。相较于模拟电路，数字电路的仿真轻松许多，因为基本上都转化为逻辑关系的组合了。有人用minecraft来做数字电路，都到了做出8bitCPU的水平（https://www.360docs.net/doc/461607115.html,/v_show/id_XMjgwNzU5MDUy.html、https://www.360docs.net/doc/461607115.html,/v_show/id_XNjEwNTExODI4.html）。这个很神奇。 以下进入正文 首先，下载Multisim安装程序。具体链接就不再这里给出了（毕竟是和$蟹$版的软件），可以到BT站里搜索，有一个Multisim 12是我发的，里面有详细的安装说明，照着弄就没问题了。 好，现在已经安装上Multisim 12了。 然后运行，在Circuit Design Suite12.0里，有一个multisim，单击运行。 进去之后就是这样的。 那一大块白的地方就是可以放置元件的地方。 现在来以一个简单的数字逻辑电路为例：
菜单栏下一排是这些东西，划线的是数字电路仿真主要用得上的元件。 来个7400吧 点击TTL那个图标（就是圈里左边那个）。出来这样一个东西： 红圈里输入7400就出来了，也可以一个一个看，注意右边“函数”栏目下写的“QUAD 2-INPUT NAND”即是“四个双输入与非门”的意思。 点击确认，放置元件。 A、B、C、D在这里指一块7400里的四个双输入与非门，点击即可放置。 看起来很和谐，那就做个RS触发器吧。 这里输出用的是一种虚拟器件PROBE，在Indicators组，图标就是个数码管的那个。功能相当于实验箱上那些LED，也是高电平就点亮。元件旋转方向的方法是选中元件然后按Ctrl+R(otate)。还可以选中元件后点击右键，选择“水平翻转”等。
Buck电路设计与MATLAB仿真
Buck电路设计与仿真 姓名：朱龙胜 班级：电气1102 学号：11291065 日期：2014年5月10日 指导老师：郭希铮 北京交通大学
计算机仿真技术作业四 题目：Buck 电路的设计与仿真 1、Buck 电路设计： 设计一降压变换器，输入电压为20V ，输出电压5V ，要求纹波电压为输出电压的0.5％，负载电阻10欧姆，求工作频率分别为10kHz 和50kHz 时所需的电感、电容。比较说明不同开关频率下，无源器件的选择。 2、Buck 电路理论计算: 由以下公式计算: 20.252.0.5A (1) 3.5% 8() 4.2o d o o o s o s d o LB OB V D V V I R V T D V LC DT V V I I L = == =?-==-== 1.占空比: 负载电流: 纹波电压: 电流连续条件： 得到下列计算结果 3、Buck 电路仿真: 利用simpowersystems 中的模块建立所设计降压变换器的仿真电路。输入电压为20V 的直流电压源，开关管选MOSFET 模块(参数默认)，用Pulse Generator 模块产生脉冲驱动开关管。分别做两种开关频率下的仿真。 (1)使用理论计算的占空比(D=0.25)，记录直流电压波形，计算稳态直流电压值，计算稳态直流纹波电压，并与理论公式比较，验证设计指标。 4、仿真过程:: A ．建立模型: 建立仿真模型如下如所示 :
B. 记录数据: 仿真算法选择ode23tb,最大步长为0.1s ，占空比D=0.25进行仿真，记录数据如下表所 C ．仿真过程: 当f s =10KHz,L=0.375mH C=500μF, 占空比D=0.25,电流连续的临界状态时，记录稳态直流电压值V o =4.736V ，稳态直流电压理论值5V 计算稳态直流纹波电压的理论值 2(1D)0.025V 8s o o T V V CL -?==,通过图中得到直流纹波电压为0.0267V 当fs=10KHz,L=0.375mH, C=500μF,占空比D=0.25,电流连续的临界状态时, 由(1)o S L V D T I L -?= ，得电感电流波动理论值是1A ，由图像得到电感电流波动值是 1A ，与理论计算相符合
BUCK电路闭环控制系统的MATLAB仿真
BUCK 电路闭环PID 控制系统 的MATLAB 仿真 一、课题简介 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U i 。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。可通过采样环节得到PWM 调制波，再与基准电压进行比较，通过PID 控制器得到反馈信号，与三角波进行比较，得到调制后的开关波形，将其作为开关信号，从而实现BUCK 电路闭环PID 控制系统。 二、BUCK 变换器主电路参数设计 2.1设计及内容及要求 1、 输入直流电压(VIN)：15V 2、 输出电压(VO)：5V 3、 输出电流(IN)：10A 4、 输出电压纹波峰-峰值 Vpp ≤50mV 5、 锯齿波幅值Um=1.5V 6、开关频率(fs)：100kHz 7、采样网络传函H(s)=0.3 8、BUCK 主电路二极管的通态压降VD=0.5V ，电感中的电阻压降 VL=0.1V ，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 F *Ωμ75
2.2主电路设计 根据以上的对课题的分析设计主电路如下： 图2-1 主电路图 1、滤波电容的设计 因为输出纹波电压只与电容的容量以及ESR 有关， rr rr C L N 0.2V V R i I == ? （1） 电解电容生产厂商很少给出ESR ，但C 与R C 的乘积趋于常数，约为50~80μ*ΩF [3]。在本课题中取为75μΩ*F ，由式(1)可得R C =25mΩ，C =3000μF 。 2、滤波电感设计 开关管闭合与导通状态的基尔霍夫电压方程分别如式(2)、(3)所示： IN O L ON L ON /V V V V L i T ---=?（2） O L D L OFF /V V V L i T ++=? （3） off 1/on s T T f += (4) 由上得： L in o L D on V V V V L T i ---=? (5) 假设二极管的通态压降V D =0.5V ，电感中的电阻压降V L =0.1V ，开关管导通压降V ON =0.5V 。利用ON OFF S 1T T f +=，可得T ON =3.73μS ，将此值回代式(5)，可得L =17.5μH
multisim 电路仿真 课程设计
4.1 仿真设计 1、用网孔法和节点法求解电路。 如图4.1-1所示电路： 3Ω （a）用网孔电流法计算电压u的理论值。 （b）利用multisim进行电路仿真，用虚拟仪表验证计算结果。（c）用节点电位法计算电流i的理论值。 （d）用虚拟仪表验证计算结果。 解： 电路图： （a） i1=2 解得 i1=2 5i2-31-i3=2 i2＝1 i3=-3 i3=-3 u=2 v （b）如图所示： （c）列出方程 4/3 U1- U2=2 解得 U1＝3 v U2=2 v 2A1Ω _ + 1Ω 2V - 3A 图4.1-1 i
2U 1- U 2=2 i=1 A 结果：计算结果与电路仿真结果一致。 结论分析：理论值与仿真软件的结果一致。 2、叠加定理和齐次定理的验证。 如图4.1-2所示电路： (a)使用叠加定理求解电压u 的理论值； (b)利用multisim 进行电路仿真，验证叠加定理。 (c)如果电路中的电压源扩大为原来的3倍，电流源扩大为原来的2倍，使用齐次定理，计算此时的电压u ； (d)利用multisim 对（c ）进行电路仿真，验证齐次定理。 电路图： （a ） I 1=2 7 I 2-2 I 1- I 3=0 3 I 3- I 2-2 I 4=0 解得 U 1=7（V ） I 4=-3 U 1 U 1=2（I 1- I 2） 如图所示电压源单独作用时根据网孔法列方程得： 3 I 1-2 I 2- I 3= 4 I 2=-3 U 2 7 I 3 - I 1=0 解得 U 2=9（V ） U 2=4-2 I 3 所以 U= U 1+ U 2=16（V ） （b ）如图所示。 2Ω 1Ω 2Ω 4Ω 2A 3u + 4V - + u - 图4.1-2
132081 朱海勇_电力电子系统建模控制与仿真_Buck电路模型建立及PI调节器设计
Buck电路模型建立及PI调节器设计 朱海勇 （东南大学电气工程学院，南京市玄武区四牌楼2号） The Construction of Buck Circuit Model and the Design of PI Regulator ZHU Hai-yong (School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing Xuanwu Four Arches on the 2nd) ABSTRACT:In this paper, the state-space averaging method has been used to get the construction of Buck circuit model. Then the transfer function G(s) from control to output was obtained.And frequency characteristics curve of G(s) has been received in the help of MA TLAB.The design of PI regulator was done due to the instability of the system.The parameters of PI regulator,K P and K I was also obtained with the aid of the Rolls stability criterion. At last,the Buck converter model was built in Simulink simulation and the actual output voltage of the system was 12V after 0.5s . KEY WORDS：buck；state-space averaging method；pi regulator 摘要：本文采用状态空间平均法对Buck变换器建模，得到由控制到输出的传递函数G(s)。使用MA TLAB画出G(s)的频率特性曲线，得知系统不稳定后，设计PI调节器，由劳斯稳定判据得到PI调节的K P、K I参数。在Simulink中搭建Buck变换器的实际仿真模型，系统的输出电压在0.5s后稳定在12V。 关键字：Buck；状态空间平均法；PI １引言 20世纪人类最伟大的20项科技成果有：电气化、汽车、飞机、自来水供水系统、电子技术、无线电与电视、农业机械化、计算机、电话、空调与制冷、高速公路、航天、互联网、成像技术、家用电器、保健科技、石化、激光与光纤、核能利用、新型材料，这些成果几乎不同程度地应用了电力电子技术，电力电子技术已广泛地应用于工业、交通、IT、通信、国防以及日常生活中。电力电子装置的应用范围十分广泛，粗略地可分为（有功）电源、无功电源、传动装置。电源有直流开关电源、逆变电源、不间断电源设备（UPS）、直流输电装置等；无功电源有静止无功补偿装置（SVC）、静止无功发生装置（SVG）、有缘电力滤波器、动态电压恢复装置（DVR）等；传动装置有直流调速系统、各种电动机的变频调速系统等[1]。 本文采用状态空间平均法对Buck电路建模，得到由控制到输出的传递函数，使用MATLAB画出传递函数的频率特性曲线，得知系统不稳定后，设计PI调节器，最终使系统的输出电压稳定。 2建模过程 2.1状态空间平均法 矩阵方程 )( )( )( K t Bu t Ax dt t dx + = )( )( )(t Eu t Cx t y+ = 状态变量x(t)包含电感电流、电容电压等。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = : )( )( )( 2 1 t x t x t x ， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = : )( )( )( 2 1 dt t dx dt t dx dt t dx u(t)为输入量，通常为变换器的输入v g(t)。y(t)为输出向量。系数矩阵K 包含电容、电感、互感。输出变量y(t) 是输入独立电源与状态变量的线性组 合。A、B、C和E为常数矩阵。
Multisim电路仿真
Multisim电路仿真 示例1．直流电路分析 步骤一：文件保存 打开Multisim 软件，自动产生一个名为Design1的新文件。 打开菜单File>>Save as…，将文件另存为“CS01”(自动加后缀) 步骤二：放置元件 打开菜单Place>>Component… 1.选择Sources(电源)Group (组)，选择POWER_SOURCES(功率源)Family(小组)，在元件栏中用鼠标双击DC_POWER，将直流电源放置到电路工作区。 说明：所有元件按Database -> Group -> Family 分类存放
2.继续放置元件： Sources Group –>POWER_SOURCES Family->ROUND(接地点 Basic Group->RESISTOR Family（选择5个电阻） 3.设定元件参数。采用下面两种方式之一 1)在放置元件时（在一系列标准值中）选择； 2)在工作区，鼠标右键点击元件，在Properties (属性)子菜单中设定。 步骤三.根据电路图连线 用鼠标拖动元件到合适位置，如果有必要，鼠标右键点击元件，可对 其翻转(Flip)或旋转(Rotate)。连线时先用鼠移至一个元件的接线端， 鼠标符号变成叉形，然后拖动到另一结点，点击右键确认连线。 若需显示全部节点编号，在菜单 Option>>Sheet Properties>>Sheet visibility 的Net names 选板中选中show all。
步骤四.电路仿真 选择菜单Simulate>>Analyses>>DC operating point…(直流工作点分析) 在DC operating point analysis窗口中，选择需要分析的变量（节点电压、元件电流或功率等）。
电力电子电路建模与分析大作业要点
西安理工大学 研究生课程论文/研究报告 课程名称：电力电子系统建模与分析 任课教师： 完成日期：2016 年7 月 5 日 专业：电力电子与电力传动 学号： 姓名： 同组成员： 成绩：
题目要求 某用户需要一直流电源，要求：直流输出24V/200W，输出电压波动及纹波均<1%。用户有220V交流电网（±10%波动变化）可供使用： (1) 设计电源主电路及其参数； (2) 建立电路数学模型，获得开关变换器传函模型； (3) 设计控制器参数，给出控制补偿器前和补偿后开环传递函数波特图，分 析系统的动态和稳态性能； (4) 根据设计的控制补偿器参数进行电路仿真，实现电源要求； (5) 讨论建模中忽略或近似因素对数学模型的影响，得出适应性结论(量化 性结论：如具体开关频率、具体允许扰动幅值及频率等）。 主要工作 本次设计主要负责电源主电路及其参数的的设计，以及建立电路数学模型并获得开关变换器传函模型这两部分内容，具体如下： (1) 本次设计电源主电路及其参数，采用从后向前的逆向设计思想。首先根据系统输出要求，设计了后级DC/DC型Buck电路的参数。接着设计了前级不控整流电路以及工频变压器的参数。考虑到主电路启动运行时的安全性，在主电路中加入了软启动电路； (2) 本次DC/DC变换器的建模并没有采用传统的状态空间平均方法，而是采用更为简单、直观的平均开关建模方法，建立了Buck变换器小信号交流模型。最后，推到出了开关变换器的传递函数模型，并给出了Buck电路闭环控制框图。
1 设计主电路及其参数 1.1主电路设计 根据题目要求，系统为单相交流220V/50Hz 输入，直流24V/200W 输出。对于小功率单相交流输入的场合，由于二极管不控整流电路简单，可靠性高，产生的高次谐波较少，广泛应用于不间断电源(UPS)、开关电源等场合。所以初步确定本系统主电路拓扑为：前级AC-DC 电路为电源经变压器降压后的二极管不控整流，后级DC-DC 电路为Buck 斩波电路，其中Buck 电路工作在电感电流连续模式（CCM ），前后级之间通过直流母线和直流电容连接在一起。系统主电路结构如图1-1所示。 AC 220V/50Hz L C 1 C 2R D S 图1-1 系统主电路结构图 1.2主电路参数设计 本次设计电源主电路参数，采用从后向前的逆向设计思想。先对后级DC/DC 型Buck 电路的参数进行设计，接着对前级不控整流电路以及工频变压器的参数进行设计。下面分别对后级的Buck 电路和前级经变压器降压后的不控整流电路各参数进行分析设计。 1.2.1 输出电阻计算 根据系统电路参数：220,50;24;200i o U V Hz U V P W ===，可计算： 输出电流： /200/248.33O O I P U W V A ==≈ （1-1） 负载等值电阻： /24/8.33 2.88O O R U I V A ==≈Ω （1-2）
基于Multisim的电路仿真
模拟电子技术实验《信号放大器的设计》 班级： 姓名： 指导老师： 2013年12月10日至12日
1.实验目的 （1）掌握分立或集成运算放大器的工作原理及其应用。 （2）掌握低频小信号放大电路和功放电路的设计方法。 （4）通过实验培养学生的市场素质，工艺素质，自主学习的能力，分析问题解决问题的能力 以及团队精神。 （5）通过实验总结回顾所学的模拟电子技术基础理论和基础实验，掌握低频小信号放大电路 和功放电路的设计方法 2.实验任务和要求 2.1实验任务 1）已知条件： 信号放大电路由“输入电路”、“差分放大电路”、“两级负反馈放大电路”、“功率放大器”、“扬声器”几部分构成。 图2-1 信号放大器的系统框图 2）性能指标： a)输入信号直接利用RC 正弦波振荡电路产生。 b) 前置放大器： 输入信号：Uid ≤ 10 mV 输入阻抗：Ri ≥ 100 k c) 功率放大器： 最大不失真输出功率：Pomax ≥1W 负载阻抗：RL= 8； 电源电压：+ 5 V ，+ 12V ，- 12V d) 输出功率连续可调 直流输出电压 ≤ 50 mV 信号产生 差分放大 共射级放大 功率放大 负反馈 输出信号
静态电源电流≤100 mA 2.2实验要求 1）选取单元电路及元件 根据设计要求和已知条件，确定信号产生电路、前置放大电路、功率放大电路的方案， 计算和选取单元电路的原件参数。 2）前置放大电路的组装与调试测量前置放大电路的差模电压增益AU、共模电压增益AUc、共模抑制比KCMR、带宽BW、输入电压Ri等各项技术指标，并与设计要求值进行比较。 3）有源带通滤波器电路的组装与调试 测量有缘带通滤波器电路的差模电压增益AUd、带通BW，并与设计要求进行比较。 4）功率放大电路的组装与调试 功率放大电路的最大不失真输出功率Po,max、电源供给功率PDC、输出效率η、直流输 出电压、静态电源电流等技术指标。 5）整体电路的联调 6）应用Multisim软件对电路进行仿真分析。 2.3选用元器件 电容电阻若干、双踪示波器1个、信号发生器一个、交流毫伏表1个、数字万用表等仪器、晶体三极管 2N3906 1个，2N2222A 5个，2N2222 2个，2N3904 2个，1N3064 1个。 3、实验内容 1、总电路图 （一）实验总体电路图
基于Matlab Simulink的电力电子系统的建模与仿真
基于Matlab/ Simulink的电力电子系统的建 模与仿真 丁良龙辅修电气工程及其自动化 [摘要]:使用MATLAB/SIMULINK}对电力电子系统进行建模和仿真作了简要论述，并对几种常见的电力整流滤波电路进行了仿真分析. [关键词]:MATLAB/SIMULINK;仿真;整流;滤波 0 引言 Matlab是当今最流行的科学技术软件，其良好的开放性使得它能够紧跟科技发展的前沿，进而为科技发展提供有力的工具 . Simulink 软件包是Matlab环境下的仿真工具，其形象、便捷的建模与仿真功能深受用户欢迎.特别是新版Matlab/Simulink提供的电力电子系统建模与仿真工具，既保留了Matlab/ Simulink的统一风格，又突出了电力电子的学科特点，为电力电子技术的研究与应用提供了理想的工具.本文简介了使用Matlab/Simulink对电力电子系统建模与仿真的工作要点和应用体会，并对常用的几种整流滤波电路进行 仿真研究. 1模块库的特点 在Matlab命令窗口键入simulink命令便打开SIMULINK的库浏览窗口.选中并展开其中的Power System Blockset模块包，可见到七个子模块包，分别是Connectors, Electrical sources, Elemerns, Fxtralibrary, Machines, Measurements, Pc、二electronics.其中的Extra library又细分为六个子模块包，进一步选中并展开各个
子模块包可得到进行电力电子系统建模与仿真所需的各种模块.关于模块库，注意其以下几个特点对应是有帮助的. 1)综合性器件 模块库看起来非常简洁，一个重要原因是，性质类似和拓扑结构相近的一类元器件已被综合成用一个模块表示.通过设置模块参数可变化一系列具有特定性质的不同元器件.如一个并联RLC模块(Parallel RLC Blcxek)通过设置模块参数可得到具有不同数值的单个R,L, C和它们的任意并联组合.又如，一个普适电桥(Universal Bridge)模块，通过设置模块参数，可得到由不同器件(二极管，晶闸管，GTO, MOSFET, IGBT和理想开关)构成的具有各种臂数(单桥臂，双桥臂或三桥臂)的整流桥. 2)灵活多样的控制模块与一般电子线路仿真模块不同，电力电子系统的运行模式决定于对功率开关器件的控制方式.SIIVIULINK提供了一整套脉冲序列发生器，为仿真系统提供控制信号.这包括可用于触发由各种可控器件构成的单相或三相变换电路的PWNI发生器，可用于触发各种功率开关器件的脉冲发生器. 3)虚拟测量仪表 SIMULINK提供的虚拟测量仪表，使仿真输出灵便、直观.除了常用的电流表、电压表、万用表和阻抗表外，还有电力电子技术中特有的有效值表、谐波总畸变测量仪、傅立叶分析仪、有功和无功功率测量仪、三相序列分析、三相电流电压测量仪、 坐标变换仪等. 4)多种仿真输出手段
Multisim仿真混沌电路
Multisim仿真—混沌电路 1104620125
Multisim仿真—混沌电路 一、实验目的 1、了解非线性电阻电路伏安特性，以及其非线性电阻特征的测量方法； 2、使用示波器观察混沌电路的混沌现象，通过实验感性地认识混沌现象，理解非线性科学中“混沌”一词的含义；； 3、研究混沌电路敏感参数对混沌现象的影响 二、实验原理 1、蔡氏电路 本实验采用的电路图如图9-16 所示，即蔡氏电路。蔡氏电路是由美国贝克莱大 学的蔡少棠教授设计的能产生混沌行为的最简单的一种自制电路。R 是非线性电 阻元件，这是该电路中唯一的非线性元件，是一个有源负阻元件。电容C2 与电 感L 组成一个损耗很小的振荡回路。可变电阻1/G 和电容C1 构成移相电路。最 简单的非线性元件R 可以看作由三个分段线性的元件组成。由于加在此元件上的 电压增加时，故称为非线性负阻元件。 三、实验内容 为了实现有源非线性负阻元件实，可以使以下电路，采用两个运算放大器（1 个双运放TL082）和六个配置电阻来实现，其电路如图1，这主要是一个正反馈电路，能输出电流以维持振荡器不断震荡，而非线性负阻元件能使振荡周期产生分岔和混沌等一系列非线性现象。 1、实验电路如下图，电路参数：1、电容：100nf 一个，10nf 一个； 2、线性电阻6 个：
200Ω二个，22kΩ二个，2.2kΩ一个，3.3kΩ一个；3、电感：18mH 一个；4、运算放大器：五端运放TL083 二个；5、可变电阻：可变电阻一个；6、稳压电源：9V 的VCC 二个，-9V 的VEE 二个； 图1 选好元器件进行连接，然后对每个元器件进行参数设置，完成之后就可以对 蔡氏电路进行仿真了。双击示波器，可以看到示波器的控制面板和显示界面，在 控制面板上可以通过相关按键对显示波形进行调节。 下面是搭建完电路的截图： 2、将电压表并联进电路，电流表串联进电路可以直接测出加在非线性负阻的电压、电流， U/V I/mA U/V I/mA 12 0.1579 -1 -0.76917 11 2.138 -2 -1.44352 10 4.601 -3 -1.84752
BUCK电路的Saber仿真
功率变换器计算机仿真与设计题目BUCK变换器电路设计 学生姓名 学号 学院 专业电气工程及自动化 班级 指导教师 2013年 10月 20日
一、设计要求 1.1 设计指标： 设计一个BUCK直流变换器，主电路拓扑如图1.1（参数需重新设置），使得其满足以下性能要求： 高压侧蓄电池输入电压V in：30-60V(额定电压48V) 低压侧直流母线输出电压V out：24V 输出电压纹波V out（p-p）：25mV 输出电流I out：2A 开关频率f s：200kHz 电感电流临界连续时I G：0.1A 12 图1.1
二、开环参数计算及仿真 2.1 主电路参数计算： (1)高压侧输入电压V in 变化范围为30-60V ，低压侧输出电压V out 为24V ，则占空比： 8.030 24 min max === in out V V D 4.06024 max min === in out V V D 5.048 24 === innom out nom V V D (2)由于输出电流I out 为2A ，故负载电阻：12out out V R I = =Ω (3)根据电感电流临界连续时I G ：0.1A ，可由下式计算得滤波电感感值： H T I U L U T I L OFF o o CCM o μμ3605)4.01(2 .024 2max min )min(=?-?--==?=?? (4)根据输出电压纹波V out （p-p ）为25mV ，可由下式计算得滤波电容容值： uF f V I C I T C idt C V p p out ripple o p p out T 510 200102582 .082211133)(0) (2=????==?==---? 取F C f μ10=，其中开关频率f 为200KHZ 。 在实际器件中，电容存在寄生电阻，因此实际器件仿真时，电容的选取如下： Ω ====???=??=?-m 125ESR ,600C ,u 520C 25,10652.0min max pp 6 uF F mV V C ESR I V 取而 2.2 开关管及二极管应力计算： （1）开关管的选取 功率管承受的最大电压为60V ，流过开关管电流最大值为2A ，开关管电压电流降额系数均为0.5，则开关管电压要大于或等于120V ，电流最大值要大于4A 。粗略以最大占空比计算电流的有效值为3.2A ，则最大功率为384W ，取400W 。根据仿真,可选irf460作为开关管。 （2）二极管的选取