jmag与simulink,psim联合仿真

基于PI控制方式的9A开关电源Psim仿真研究

基于PI控制方式的9A开关电源Psim仿真研究 学院：电光学院 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号：

一、引言 Buck变换器最常用的变换器，工程上常用的拓扑如正激、半桥、全桥、推挽等也属于Buck族，现以Buck变换器为例，依据不同负载电流的要求，设计主功率电路，并采用单电压环、电流-电压双环设计控制环路。开关调节系统常见的控制对象，包括单极点型控制对象、双重点型控制对象等。为了使某个控制对象的输出电压保持恒定，需要引入一个负反馈。粗略的讲，只要使用一个高增益的反相放大器，就可以达到使控制对象输出电压稳定的目的。这次的课程设计，根据不同的负载电流、控制方式、仿真软件，每个人可以从中学到很多。 二、实验目的 (1)了解Buck变换器基本结构及工作原理； (2) 掌握电路器件选择和参数的计算； (3)学会使用psim仿真软件对所设计的开环降压电路进行仿真； （4）学会使用psim仿真软件对控制环节的仿真技术； （5）学会分析系统的静态稳压精度和动态响应速度。 三、技术指标 ）：10V 输入直流电压（V IN

输出电压V :5V O ：9A 输出电流I N :50mV 输出电压纹波V rr 基准电压V :1.5V ref :100KHZ 开关频率f s 四、主电路的功率设计

(1)滤波电容参数计算 输出纹波电压只与电容C 的大小有关及Rc 有关： N rr L rr C I V i V R 2.0=?= （1） 电解电容生产厂商很少给出ESR ，而且ESR 随着电容的容量和耐压变化很大，但是C 与Rc 的乘积趋于常数，约为F Ω*80~50μ。本例中取为F Ω*75μ。由式(1)可得Rc=27.78m Ω，C=2707μF 。 (2)滤波电感参数计算 当开关管导通与截止时变换器的基尔霍夫电压方程分别如式（2）、（3）所示： ON L ON L O IN T i L V V V V ?=--- （2） OFF L D L O T i L V V V ?=++ （3）

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 。 g V )(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 s T (1i s dT 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 (2v D (2t i s s 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 ><-++><=><-><-=><-=><+><)()()(121)2111)()()((')()(D T T on T T V t v t v t d R t i t v s s s s +><+><+>=<><

psim_opampsim运放仿真

Op-Amp Simulation – Part II EE/CS 5720/6720 This assignment continues the simulation and characterization of a simple operational amplifier. Turn in a copy of this assignment with answers in the appropriate blanks, and Cadence printouts attached. All problems to be turned in are marked in boldface. For the following problems, use the two-stage op amp you simulated in the previous assignment, using the same value of C C and the same lead compensation transistor you arrived at. For all simulations below, load the amplifier with R L = 1M ? in parallel with C L = 30pF. 1. Common-mode gain; CMRR Common-mode gain measures how much the output changes in response to a change in the common-mode input level. Ideally, the common-mode gain of an op amp is zero; the amplifier should ignore the common-mode level and amplify only the differential-mode signal. Let’s measure the common-mode gain of our op amp. In order to measure the common-mode gain in the open-loop condition, we have to once again “balance” our high-gain op amp very carefully to keep V OUT ≈ 0, just like we did in the last assignment when we measured the transfer function. Remember, we do this by adding a dc voltage source V OS in series with one of the inputs. This voltage source is set to the input offset voltage so that if no other signal is present, the output voltage will be approximately zero. Now, with this adjustment in place, we tie the two inputs together and apply an ac signal v IN , as shown below. L v OUT v IN V OS Plot the common-mode gain (in dB) transfer function of the op amp over the frequency range 1Hz – 100MHz. Plot at least 50 points per decade of frequency for good resolution. Turn in this plot. What is the common-mode gain at 10 Hz? ____________________ What is the common-mode gain at 100 kHz? ____________________ An important figure of merit in op amp design is the common-mode rejection ratio , or CMRR . CMRR is defined as the differential-mode gain divided by the common-mode gain. (Remember, if you express your gains in the logarithmic units of dB, subtraction is

基于PID控制方式9A开关电源Psim仿真研究

基于PID控制方式9A开关电源Psim仿真 研究 学院：电气与光电工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级：13电卓 姓名：唐修亮 学号：13020425

绪论 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以高效率、小体积、重量轻、安全可靠等特点，以用来作为电脑、家电、通信设备等现代化用电设备的电源，为世界电子工业产品的小型化、轻型化、集成化作出了很大的贡献，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。 开关调节系统常见的控制对象，包括单极点型控制对象、双重点型控制对象等。为了使某个控制对象的输出电压保持恒定，需要引入一个负反馈。粗略的讲，只要使用一个高增益的反相放大器，就可以达到使控制对象输出电压稳定的目的。但就一个实际系统而言，对于负载的突变、输入电压的突升或突降、高频干扰等不同情况，需要系统能够稳、准、快地做出合适的调节，这样就使问题变得复杂了。例如，已知主电路的时间常数较大、响应速度相对缓慢，如果控制的响应速度也缓慢，使得整个系统对外界变量的响应变得很迟缓；相反如果加快控制

器的响应速度，则又会使系统出现振荡。所以，开关调节系统设计要同时解决稳、准、快、抑制干扰等方面互相矛盾的稳态和动态要求，这就需要一定的技巧，设计出合理的控制器，用控制器来改造控制对象的特性。 常用的控制器有比例积分（PI）、比例微分（PD）、比例-积分-微分（PID）等三种类型。PI控制器可以提供超前的相位，对于提高系统的相位裕量、减少调节时间等十分有利，但不利于改善系统的控制精度；PI控制器能够保证系统的控制精度，但会引起相位滞后，是以牺牲系统的快速性为代价提高系统的稳定性。PID控制器兼有二者的优点，可以全面提高系统的控制性能，但实现与调试要复杂一些。本文中介绍基于PID控制器的Buck电路设计。 一.设计要求及设计背景 1.设计要求 依据技术指标设计主功率电路，采用参数扫描法，对所设计的主功率电路进行仿真； 掌握小信号建模的方法，建立Buck变换器原始回路增益函数； 采用Matlab绘制控制对象的Bode图； 根据控制对象的Bode图，分析所需设计的补偿网络特性进行补偿网络设计。 采用所选择的仿真软件进行系统仿真，要求有突加、突卸80%负载和满载时的负载特性，分析系统的静态稳压精度和动态响应速度。 2.设计背景 Buck变换器最常用的变换器，工程上常用的拓扑如正激、半桥、全桥、推挽等也属于Buck族，其优点有输出电流纹波小，结构简单，变比可调，实现降压的

基于PI控制方式的5A开关电源的PSIM仿真

基于PI控制方式的5A开关电源PSIM仿真研究 学院：电气与光电工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级： 一、绪论 随着电子技术的不断发展对电源的要求也不断的提高，开环的电源应该说早就不能满足要求，无论是在输出参数的精度还是抗干扰能力方面都比不上闭环控制系统。为了使某个控制对象的输出电压保持恒定，需要引入一个负反馈。粗略的讲，只要使用一个高增益的反相放大器，就可以达到使控制对象输出电压稳定的目的。但就一个实际系统而言，对于负载的突变、输入

电压的突升或突降、高频干扰等不同情况，需要系统能够稳、准、快地做出合适的调节，这样就使问题变得复杂了。要同时解决稳、准、快、抑制干扰等方面互相矛盾的稳态和动态要求，这就需要一定的技巧，设计出合理的控制器，用控制器来改造控制对象的特性。 常用的控制器有比例积分（PI）、比例微分（PD）、比例-积分-微分（PID）等三种类型。本文将通过PSIM用实例来研究PI控制器的调节作用。 二、BUCK总电路设计 Buck变换器最常用的变换器，工程上常用的拓扑如正激、半桥、全桥、推挽等也属于Buck 族，现以Buck变换器为例，依据不同负载电流的要求，设计主功率电路，并采用单电压环、电流-电压双环设计控制环路。 2.1技术指标 输入直流电压(VIN)：10V 输出电压(VO)：5V； 输出电流(IN)：5A； 输出电压纹波(Vrr)：50mV； 基准电压(Vref)：1.5V； 开关频率(fs)：100kHz。 2.2主电路参数计算 Buck变换器主电路如图（1）所示，其中Rc为电容的等效电阻。 图（1）

(1)滤波电容参数计算 输出纹波电压只与电容C 的大小有关及Rc 有关： N rr L rr C I V i V R 2.0=?= （1） 将mv V rr 50=，A I N 5=带入得Ω=05.0c R ，电解电容生产厂商很少给出ESR ，而且ESR 随着电容的容量和耐压变化很大，但是C 与Rc 的乘积趋于常数，约为F Ω*80~50μ。本例中取为 F Ω*75μ则：C=1500μF 。 (2)滤波电感参数计算 当开关管导通与截止时变换器的基尔霍夫电压方程分别如式（2）、（3）所示： ON L ON L O IN T i L V V V V ?=--- （2） OFF L D L O T i L V V V ?=++ （3） 假设二极管的通态压降V V D 5.0=，电感中的电阻压降V V L 5.0=，开关管的导通压降V V ON 5.0=。 又因为 s ON OFF f T T 1 = + （4） 所以由式（2）、（3）、（4）联立可得us T ON 6=，并将此值回代式(2)，可得L=24uH （此处取30uH ）。 （3）负载电阻计算 Ω=== 155A V I V R N O L 2.3用Psim 软件参数扫描法计算

基于PI控制方式的5A开关电源的PSIM仿真

基于PI控制方式的5A开关电源的PSIM仿真 一、绪论 随着电子技术的不断发展对电源的要求也不断的提高，开环的电源应该说早就不能满足要求，无论是在输出参数的精度还是抗干扰能力方面都比不上闭环控制系统。为了使某个控制对象的输出电压保持恒定，需要引入一个负反馈。粗略的讲，只要使用一个高增益的反相放大器，就可以达到使控制对象输出电压稳定的目的。但就一个实际系统而言，对于负载的突变、输入电压的突升或突降、高频干扰等不同情况，需要系统能够稳、准、快地做出合适的调节，这样就使问题变得复杂了。要同时解决稳、准、快、抑制干扰等方面互相矛盾的稳态和动态要求，这就需要一定的技巧，设计出合理的控制器，用控制器来改造控制对象的特性。 常用的控制器有比例积分（PI）、比例微分（PD）、比例-积分-微分（PID）等三种类型。本文将通过PSIM用实例来研究PI控制器的调节作用。 二、BUCK总电路设计 Buck变换器最常用的变换器，工程上常用的拓扑如正激、半桥、全桥、推挽等也属于Buck 族，现以Buck变换器为例，依据不同负载电流的要求，设计主功率电路，并采用单电压环、电流-电压双环设计控制环路。 2.1技术指标 输入直流电压(VIN)：12V 输出电压(VO)：5V； 输出电流(IN)：5A； 输出电压纹波(Vrr)：50mV； 基准电压(Vref)：1.5V； 开关频率(fs)：100kHz。 2.2主电路参数计算 Buck变换器主电路如图（1）所示，其中Rc为电容的等效电阻ESR。

图（1） (1)滤波电容参数计算 输出纹波电压只与电容C 的大小有关及Rc 有关： N rr L rr C I V i V R 2.0=?= （1） 将mv V rr 50=，A I N 5=带入得Ω=05.0c R ，电解电容生产厂商很少给出ESR ，而且ESR 随着电容的容量和耐压变化很大，但是C 与Rc 的乘积趋于常数，约为F Ω*80~50μ。本例中取为 F Ω*75μ则：C=1500μF 。 (2)滤波电感参数计算 当开关管导通与截止时变换器的基尔霍夫电压方程分别如式（2）、（3）所示： ON L ON L O IN T i L V V V V ?=--- （2） OFF L D L O T i L V V V ?=++ （3） 假设二极管的通态压降V V D 5.0=，电感中的电阻压降V V L 5.0=，开关管的导通压降V V O N 5.0=。 又因为

BUCK电路学习笔记

Buck电路学习笔记 Buck电路基本框图： 图1.1 Buck电路的控制方式： （1）：脉冲调制型：保持开关周期T不变，调节开关导通时刻t on ，（PWM: Pulse Width Modulation）最常用，最容易实现 （2）：频率调制（调频型）：保持开关导通时间t on 不变，改变开关周期T. （3）：混合调制：同时改变t on 和T，使得占空比t on /T发生改变。 Buck电路基本工作方式 MOS管Q和直流输入电压Vdc串联,通过Q的硬开通和硬关断，在VD处形成方波电压。采用恒频控制方式，占空比可调,Q导通时间为T ON 。 A:Q导通时，VD点电压也应为直流输入电压Vdc（设Q导通，压降为0），电流流经串接电感L，流出输出端。此时电感储能，并向电容C充电。等效模型如下图： 图1.2 B:Q关断时，电感L产生反电动势，使得VD点电压，迅速下降到0，便变为负值直至二极管D（因其续流作用而被称为“续流二极管”）被导通，并钳位于-0.8V。通过二极管续流，释放能量，电容C向负载供电。等效模型如下图：

图1.3 Buck电路波形分析： 图1.4 Buck电路工作波形图

图1.4（ａ）为MOSFET 的PWM 驱动波形PWM ，占空比可调。 当Q 导通时，VD 点电压也应为直流输入电压Vdc （设Q 导通，压降为0），当Q 关断时，电感L 产生反电动势，使得VD 点电压，迅速下降到0，便变为负值直至二极管D 被导通，并钳位于-0.8V 。此时假设二极管的导通压降为0V ，则VD 的波形如图（b ）所示。 当Q 导通时，VD 点电压直流输入电压Vdc ，由于VO 电压低于Vdc ，电感L 承受的电压为（Vdc-VO ），因为Vdc,VO 电压均为恒定值，所以电感两端的电压保持恒定，因此流经电感的电流线性上升其斜率为=??t /I L Vo /)(Vdc -,L 为电感量，此时电感内部的电流变化如图1.4（e ）所示的上升斜坡，而MOSFET 内部的电流如图1.4（c ）所示。 当Q 关断时，VD 点电压，迅速下降到0V （假设二极管的导通压降为0V ），而电感的电流不能突变，电感产生反电动势以维持原来建立的电流，若未接续流二极管D ，则VD 点电压会变得很负以保持电感上的电流方向不变，但是此时续流二极管导通，使得电感前端的电压比地电位低于一个二极管的导通压降。 此时电感上的极性反相，使得流经续流二极管D 和电感L 的电流线性下降，直到MOSFET 关断结束时，回到电流初始值Ia 。因为VD 点电压被钳位于1V （二极管的导通压降近似为1V ），VO 电压均为恒定值不变，所以电感L 承受的电压为（VO+1）V ，续流二极管D 和电感L 的电流下降斜率为 L t /1Vo /I ）（+=??L Vo /)1(+ ， 续流二极管的电流变化如图1.4（d ）,电感的电流如图1.4（e ） 。 根据基尔霍夫电流电流定律KCL 可知:电感的电流等于MOSFET 的电流，续流二极管D 的电流之和，即IL=IQ+ID 。根据图1.4（c ）、（d ）、（e ）便可以看出。 Buck 电路的三种工作模式： （1） 连续工作模式 （2） 临界工作模式 （3） 不连续工作模式 判别条件为： 电流连续的条件为： 1m 1 e e αρρ->- 其中/M m E E =, /T ρτ=, 11/()()t T t T αρττ == BUCK 电路PSIM 开环仿真： （1） PWM 波形的产生方式：

psim仿真项目buck电路

作业2： （1）完成下面题2.9中的4个问题（注：假设所有器件为理想器件，注意peak ripple不是峰-峰值(peak-peak ripple)，正负对称时，peak ripple是peak-peak ripple 的一半，不对称时，以正/负peak ripple的最大者为准。 解答： 1：电路仿真结构图如图所示： i形为： 在占空比为0.5时候，稳定之后输出电流波 t

i波形如图：当占空比为0.75时候，电流 t i波形如图：当占空比为0.9时候，电流 t

分析：晶闸管为半控型器件，只有当加在控制级K 上的电压超过其导通电压时才能电流流通。但是其电流有一定的上升过程，启动完之后才能够达到稳定状态。可以看出，电流波形和输入的方波占空比一致。 2：分析L2和C2之间的稳定电压电流： 由Buck 电路可知，电容两端的电压V V V L -=g 2 同时，由电感充放电能量守恒可知：off 2on 2t t -+=L L V V 即： off on g t t )V V V =-（ 解之可得：g off on on t t t V V += 取占空比：q= off on on t t t + 则电容2C 输出电压为g q V V = 电感的输出电压g 2q 1V V L ）（-= 直流平均后电感的输出电流为R I L g 2qV = 3：在直流电源侧的输入滤波器电感电流不能突变，电容电压不能突变，因此存在相应的纹 波。 其中，在开关管导通关断的不稳定时刻，电感电流和电容电压存在纹波。 正常导通时。电容电流111i i i -=L C ，此电压导致其输出电容存在漏电压 则）（on 111t -dt i 1dt )i i (1R V C C V L L C ??=-= ? 电容电压的峰值为：2 1 C V ? 而在开关管关断的时候，电感电流出现纹波，其中，在电源电压，L1和C1 的回路中，电感的纹波电压和电容的纹波电压一致。 则：off L C L t i L L V V ?==?= ?dt di 2L 11 解得：L V C L 2t i off ?= ? 4:由题意可知： 输入电压为Vg=48V ，输出电压为V=36V 时，q=3/4=0.75 因为c %21V V C =?=48*0.02=0.96 所以其电容电压峰峰值为1.92V 且输入电压的纹波值A L m 20i =?

PSIM仿真(一)

PSIM仿真（一）——PSIM仿真软件的使用 1.1实验目的 1、掌握PSIM 软件的基本使用方法； 2、掌握PSIM 软件中元器件的摆放、连接的简单操作； 3、掌握仿真电路图构建界面的创建流程，以及仿真结果输出界面的使用。 1.2实验原理 本实验通过对Buck电路的开环仿真，来熟悉PSIM软件的环境及仿真电路图构建界面的创建流程和仿真结果输出界面的使用。 1.3实验内容 （1）认识和熟悉PSIM软件的界面和操作方法 （2）用PSIM软件对Buck电路进行开环仿真。 电路原理图： + U -R 图1 1.4实验步骤 1、创建一个新的文件，并保存

1 、点击新建按钮 2、新的电路图搭建界面 3、点击保存按钮 选择路径，输入文件名，按下保存即可 图2 2、 分别选择元器件，仿真在仿真空白界面中 相关元器件 图3 A 、 点击元件后在电路图中连续点左键即可连续放置相同元件，如要取 消则按Esc ； B 、 在未放下元件前点选鼠标右键则可以将元件旋转90度； C 、 依次放置所需元件。

3. 创建完成的仿真电路图，分别修改元件参数 （提示：仿真时间模块位于simulate-- simulation contro） 弹出 频率 占空比图4 3、点击仿真按钮，仿真编译 仿真按钮 图5 三种方法： A、Simulate-> Run Simulation; B、左侧仿真按钮； C、F8。 4、仿真波形图的建立

变量 添加删除 添加 删除 图6 6. 通过仿真得到在上述电路情况下，调节电路的关键参数得到12V 的输出电压， 此时开关管两端的波形，负载电压和电流波形。 7. 改变开关频率为200Hz ，看上述的波形有何不同，试分析和理解相关的原因。 8. 改变输出电感为1mL 到0.1mL 观察上述波形有何不同。 1.5 提高题 试分析下图图7的电路工作过程，并根据以上Buck 电路的PSIM 仿真方法，搭建以下电路，通过仿真分析该电路图的功能，分析该电路的工作过程，推导出输出电压和输入电压之间的关系，并通过仿真验证。 R U VD 图7 1.6 思考题

buck电路设计

Buck变换器设计——作业 一．Buck主电路设计 1.占空比D计算 2.电感L计算 3.电容C计算 4.开关元件Q的选取 二. Buck变换器开环分析 三. Buck闭环控制设计 1.闭环控制原理 2.补偿环节Gc(s)的设计——K因子法 3.PSIM仿真 4. 补偿环节Gc(s)的修正——应用sisotool 5．修正后的PSIM仿真 四．标称值电路PSIM仿真 五．设计体会 Buck变换器性能指标: 输入电压：标准直流电压48V，变化范围：43V~53V

输出电压：直流电压24V ，5A 输出电压纹波：100mv 电流纹波：0.25A 开关频率：fs=250kHz 相位裕度：60 幅值裕度：10dB 一. Buck 主电路设计： 1.占空比D 计算 根据Buck 变换器输入输出电压之间的关系求出占空比D 的变化范围。 .50V 48V 24U U D .4530V 53V 24U U D 0.558 V 43V 24U U D innom o nom max in o min min in o max ========= 2.电感L 计算 uH 105f i 2)D U -(U i 2)T U -(U L s L min o inmax L on(min) o inmax =?=?= 3.电容C 计算 uF 25.1250000 *1.0*825 .0vf 8i C s L ==??= 电容耐压值：由于最大输出电压为24.1V ，则电容耐压值应大于24.1V 。 考虑到能量储存以及伏在变化的影响，要留有一定的裕度，故电容选取120uf/50V 电容。 4.开关元件Q 的选取

PWM SPWM的应用与PSIM仿真

PWM SPWM的应用与PSIM仿真 【摘要】随着电力电子技术的不断发展与成熟，电力电子在各个方面都得到了广泛的应用。而作为电力电子技术的重要技术和仿真应用软件，PWM与SPWM技术及PSIM软件必然会随着电力电子技术的发展被越来越多的人所认识。本文通过简单地介绍这项技术的最基本概念，并用PSIM软件来加深对它们的理解，让大家在日后的生活和工作有一个基本的了解和认识，也为今后的学习打一个基础。 【关键词】电力电子技术；PWM；SPWM；PSIM 【Abstract】With the continuous development of power electronics technology and mature，As the importance of power electronics technology and simulation applications. PWM and SPWM technology and PSIM software will certainly be with the power electronics technology development is recognized by more and more people. This paper simply introduces the technology of the most basic concepts，with PSIM software to deepen the understanding of them，Let us in the future life and work have a basic understanding of and cognition，also make a foundation for future learning. 【Key words】Power electronic technology；PWM；SPWM；PSIM 0 引言 PWM与SPWM技术作为电力电子技术的重要技术，在逆变电路中应用最为广泛，而且近年来在整流电路中也得到了长足的发展，并显示了突出的优越性。而PSIM是电力电子领域仿真软件，有着许多强大、不可替代的功能。可以说想要深入学习电力电子技术，就必须要对PWM与SPWM技术做一个了解，并要学会熟练的使用PSIM软件。 1 理论介绍 PWM（Pulse Width Modulation）控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术：即通过一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形。再通俗一点就是将所需要的波形先分成若干个部分，然后把它们用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和对应波的中点重合，且使矩形脉冲和对应的部分冲量相等，得到的脉冲序列就是PWM波。PWM又分为等幅和不等幅两种或者电压型和电流型两种，这里就不一一介绍了。 PWM控制技术主要应用在电力电子技术行业，具体讲，包括风力发电、电机调速、直流供电等领域.具有广泛的发展空间。 SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）是一种比较成熟的，目前使用

BUCK变换器设计

B U C K变换器设计 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-

BUCK变换器设计报告 一、BUCK变换器原理 降压变换器（Buck Converter）就是将直流输入电压变换成相对低的平均直流输出电压。它的特点是输出电压比输入的电压低，但输出电流比输入电流高。它主要用于直流稳压电源。 二、BUCK主电路参数计算及器件选择 1、BUCK变换器的设计方法 利用MATLAB和PSPICE对设计电路进行设计，根据设计指标选取合适的主电路及主电路元件参数，建立仿真模型，并进行变换器开环性能的仿真，再选取合适的闭环控制器进行闭环控制系统的设计，比较开环闭环仿真模型的超调量、调节时间等，选取性能优良的模型进行电路搭建。 2、主电路的设计指标 输入电压：标称直流48V，范围43~53V 输出电压：直流24V，5A 输出电压纹波：100mV 电流纹波： 开关频率：250kHz 相位裕量：60° 幅值裕量：10dB

3、BUCK 主电路 主电路的相关参数： 开关周期：T S =s f 1 =4×10-6s 占空比：当输入电压为43V 时，D max = 当输入电压为53V 时，D min = 输出电压：V O =24V 输出电流I O =5A 纹波电流：Δi L = 纹波电压：ΔV L =100mV 电感量计算：由Δi L =2L v -V o max -in DT S 得： L=L o max -in i 2v -V ΔD min T S=25 .022453?-××4×10-6=×10-4H 电容量计算：由ΔV L =C i L 8ΔT S 得： C=L L V 8i ΔΔT S =1.0825 .0? ×4×10-6=×10-6 F 而实际中，考虑到能量存储以及输入和负载变化的影响， C 的取值一般要大于该计算值，故取值为120μF 。

psim与simulink联合仿真步骤

（1）在PSIM 安装目录下，运行程序文件“SetsimPath.exe”，将“SimCoupler Module”以S 函数的形式嵌入MA TLAB/Simulink，以实现两种软件之间的数据交换，达到联合仿真的目的。（或者直接在打开的psim菜单“utilities”中点击“SimCoupler setup”） （2）在PSIM 中搭建主电路仿真模型，并在Elements/Control/SimCoupler 下拉菜单中，分别用In Link Node 和Out Link Node 与主电路仿真模型的输入输出变量相连。并使用Simulate/Arrange Slink Nodes菜单项排列各In/Out Link Nodes 的顺序，以便Simulink 环境下的SimCoupler Block按相同的顺序显示各输入输出端口。Simulate/generate netlist file菜单项来产生网络表，并保存在同一目录下。 在Simulink 环境下从工具包窗口中的S-function SimCoupler 菜单下放置一个SimCoupler Block 到所建立的mdl 模型文件中，用来代替PSIM 中的主电路部分。

（或直接随便复制一个simcoupler过来）右键simcouple模块，点击block parameters （s-function），修改模块参数如下， 点击OK，使得模块与psim中的主电路关联，确定后，模块输入输出端口就随之改变。双击SimCoupler Block模块，输入新建网络表文件所在位置的详细路径。然后点击确定。 再创建完整的控制算法部分仿真模型 （5）在进行PSIM 和Matlab/Simulink 联合仿真的时候，合理设置Simulink 中的各项参数对于仿真成功与否至关重要。其中，对Simulation Parameter 中的“solver type” 和“time step” 选项有严格的限制，solver type 即可选择定步长（Fixed-step）也可选择变步长（Variable-Step）。如果选择定步长，则time step的值必须等于或接近PSIM 中所设定的仿真步长；如果选择变步长，则必须在Simcoupler Block 的每个输入端口都加入一个零阶保持器（zero order hold），而采样时间（sampling time）也必须等于或接近PSIM 中所设定的仿真步长。

PSIM中文教程全解

PSIM?用户指南 9版 版本3 2010五月 版权?2001-2010 Powersim公司 保留所有权利。本手册的任何部分不得复印或以任何形式或任何手段没有写转载公司的权限模型 免责声明 Powersim公司（“Powersim”）作出任何陈述或保证相对于此的充分性或准确性文档或它所描述的软件。在任何情况下将模型或其直接或间接供应商承担任何 任何性质的损害，但不限于，直接，间接，附带或相应的损害赔偿的任何字符 包括，不限于，商业利润损失，数据，商业信息，或任何和所有其他商业损害或损失，或对任何损害赔偿超过清单价格的许可证的软件和文件. Powersim Inc. mailto:info@https://www.360docs.net/doc/7e18965808.html,mailto https://www.360docs.net/doc/7e18965808.html, 内容 1一般资料 1.1引言1 1.2电路结构2 1.3软件/硬件需求3 1.4安装程序3 1.5模拟电路3

1.6组件参数规范和格式3 2电源电路组件 2.1电阻电感电容器分支7 2.1.1电阻器、电感器和电容器，7 2.1.2变阻器8 2.1.3饱和电感8 2.1.4非线性元件9 2.2开关10 2.2.1二极管、LED、Zener Diode、和移民局10 2.2.2晶闸管和双向可控硅12 2.2.3 GTO和晶体管13 2.2.4双向开关15 2.2.5线性开关16 2.2.6开关门17座 2.2.7单相开关模块19 2.2.8三相开关模块19 2.3耦合电感22 2.4变压器23 2.4.1理想变压器23 2.4.2单相变压器23 2.4.3三相变压器25 2.5磁元件26 2.5.1绕组26 2.5.2漏磁通路径27

基于某PID控制方式的8A开关电源Psim

基于PID控制方式的8A开关电源Psim 仿真研究 学院：电气与光电学院 专业：电气工程及其自动化 班级： ： 学号： 时间：2016年04月04日

1、绪论 开关调节系统常见的控制对象，包括单极点型控制对象、双重点型控制对象等。为了使某个控制对象的输出电压保持恒定，需要引入一个负反馈。粗略的讲，只要使用一个高增益的反相放大器，就可以达到使控制对象输出电压稳定的目的。但就一个实际系统而言，对于负载的突变、输入电压的突升或突降、高频干扰等不同情况，需要系统能够稳、准、快地做出合适的调节，这样就使问题变得复杂了。例如，已知主电路的时间常数较大、响应速度相对缓慢，如果控制的响应速度也缓慢，使得整个系统对外界变量的响应变得很迟缓；相反如果加快控制器的响应速度，则又会使系统出现振荡。所以，开关调节系统设计要同时解决稳、准、快、抑制干扰等方面互相矛盾的稳态和动态要求，这就需要一定的技巧，设计出合理的控制器，用控制器来改造控制对象的特性。 常用的控制器有比例积分（PI）、比例微分（PD）、比例-积分-微分（PID）等三种类型。PD控制器可以提供超前的相位，对于提高系统的相位裕量、减少调节时间等十分有利，但不利于改善系统的控制精度；PI控制器能够保证系统的控制精度，但会引起相位滞后，是以牺牲系统的快速性为代价提高系统的稳定性；PID控制器兼有二者的优点，可以全面提高系统的控制性能，但实现与调试要复杂一些。本文中介绍基于PID控制器的Buck电路设计。 2、基于PID控制方式的Buck电路的综合设计 Buck变换器最常用的电力变换器，工程上常用的正激、半桥、全桥及推挽等均属于Buck族。现以Buck变换器为例，根据不同负载电流的要求，设计功率电路，并采用单电压环、电流-电压双环设计控制环路。 2.1设计指标 输入直流电压(V IN)：10V； 输出电压(V O)：5V； 输出电流(I I N)：8A； 输出电压纹波(V rr)：50mV； 基准电压(V ref)：1.5V； 开关频率(f s)：100kHz。 Buck变换器主电路如图1所示，其中Rc为电容的等效电阻ESR。

BUCK电路PID控制器设计仿真

BUCK 电路PID 控制器设计及仿真 本文在BUCK 电路传递函数的基础上对BUCK 电路的开环特性进行了分析，并利用MATLAB 的SISOTOOL 工具箱设计了PID 控制器，然后用以运放为核心搭建了PID 控制器硬件电路，最后在PSIM 上对BUCK 电路进行闭环仿真。 1. 设计指标 输入直流电压(Vin)：28V 输出电压(Vo)：15V 基准电压(Vref)：5V 开关频率(fs)：100kHz 三角载波峰峰值：Vm=4V 图1为Buck 变换器主电路，元件参数如图所示： 500uF 50uH 3 28v 图1 buck 变换器主电路 2. PID 控制器设计 2 .1原始系统分析 BUCK 变换器构成的负反馈控制系统如图3.1所示： + - ) (s G c ) (s G m ) (s G vd ) (s H )(s V ref )(s B ) (s E ) (s V c ) (s d ) (s V o 反馈信号 参考信号 误差信号图2 BUCK 变换器闭环系统 其中为占空比至输出电压的传递函数， 为PWM 脉宽调制器的传递函数， 表示反馈分压网络的传递函数， 是误差信号 至控制量

的传递函数，为补偿网络的传递函数。 本系统中，PWM 调制器的传递函数为： ?1 ?4 m c m d(s) 1G (s)== =v (s)V （1 ） 式中， 为PWM 调制器中锯齿波的幅值。 反馈分压网络的传递函数为： 占空比至输出电压的传递函数为： 其中 ，，，，。 将参数代入式（3）可得， 对于BUCK 变换器系统，其回路增益函数 为 式中， 为未加补偿网络 时的回路增益函数，称为原始回路增益函数，将式子 （1）、（2）、（4）可得本系统中原始回路增益函数 根据式（7）可做出系统原始回路增益函数波特图如图3所示：

PSIM仿真Buck控制电路

PSIM 仿真Buck DC‐DC 转换器的控制电路 Buck DC‐DC 转换器电路的参数如下： 表 1 Buck DC‐DC 电路参数 输入电压， V in 10 V 输出电压, V o 5 V 负载电阻， R o 5 Ω 电感， L 100 μH 电感等效串联电阻， r 1 0.1 Ω 电容， C 100 μF 电容等效串联电阻，r 2 0.5 Ω 电源开关频率，f sw 100 kHz 图 1 Buck DC‐DC 电路 理想情况下，开关PWM 的占空比D 为： 0.5.o in V D V == (1) + - V in +-v o + -

图 2 Buck DC‐DC开环仿真电路 图 3 Buck DC‐DC电路开环控制仿真波形 根据仿真结果来看，上电后大概需要0.8 ms达到稳定状态，输出电压最大可到6.48 V。到达稳定状态后，输出电压（RMS）为4.9 V，低于期待的5 V。电压浮动在4.845 V 到4.96 V之间。

当负载发生变化，比如从5 Ω变为2.5 Ω或者从2.5 Ω变为5 Ω，PSIM 仿真波形如图 5所示。需要大概0.6 ms 达到新的稳定状态。由于受非理想器件的影响，输出电压进一步偏离5 V 的设定值。 图 4 Buck DC‐DC 负载变化仿真电路 图 5 Buck DC‐DC 开环控制负载变化仿真 PSIM 可以通过AC Sweep 仿真得到Buck 的波特图，仿真电路如图 6所示。为了得到Buck 的传递函数，需要做一个简单换算： ()()()() ().o o vd c P V s V s G s d s V s V = = (2)

基于PID控制方式的Buck电路的综合设计

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基于 PID 控制方式的 10A 开关电源 MATLAB 仿真研究
学院：电气与光电工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级：13 电气卓越 姓名： 周沁 学号： 13020444
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一、引言
Buck 变换器最常用的变换器，工程上常用的拓扑如正激、半桥、全桥、推挽等也属于 Buck 族，其优点有输出电流纹波小，结构简单，变比可调，实现降压的功能等。然而其输出电压纹 波较大，buck 电路系统的抗干扰能力也不强。为了使其具抗干扰能力，输出电流达到所需的等 级，减小其电压纹波，现设计校正网络使其闭环，提高系统的能力。
二、设计指标
输入直流电压(VIN)： 12V 输出电压(VO)：5V； 输出电流(IN)： 10A 输出电压纹波(Vrr)：50mV； 基准电压(Vref)：1.5V； 开关频率(fs)：100kHz。
三、主电路参数设计
1、 滤波电容参数的计算 输出纹波电压只与电容的容量以及 ESR 有关：
rr R c = ?i = 0.2I = L N
Vrr
V
50 2
=25 mΩ
⑴
因为 C 与R c 的乘机趋于常数，约为 50～80μ *Ω F，本例中取为 75μ *Ω F，由⑴式可得： R c =25 mΩ ，C=3000μ F。 2、 滤波电感参数的计算 开关管闭合与导通的基尔霍夫电压方程分别为⑵、⑶式： VIN -VO -VL -VON = T VO + VL +VD =
L ?i L T OFF L ?i L
ON
⑵ ⑶
假设二极管的通态压降VD =0.5V， 电感中的电阻压降VL =0.1V， 开关管的导通压降VON =0.5V， ?iL =0.2IN =2。 12 ? 5 ? 0.1 ? 0.5 = T 可得 5 + 0.1 + 0.5 = T
1 2L
OF
2L
ON
= 6.4 ?
= 5.6
TON + TOFF = f = 10μ s
2
TOFF = 5.3μ s TON = 4.7μ s L = 14.84μ H