Buck电路闭环控制策略研究
并联BUCK电路闭环分析
yg并联BUCK闭环PID控制交错并联技术应用于Buck变换器，以两支路交错并联Buck 为例进行研究，在与传统Buck变换器总输出电流相同的情况下，使电路的总电流输出纹波减小，输出电压纹波减小，且支路电流为总电流的1∕2，减小了开关管和二极管的电流应力，总输出电流纹波频率为支路的2倍，使输出滤波电容减小这些都有利于实现本质安全。
通过Matlab仿真比较本质安全的传统Buck变换器和交错并联变换器，最后证明所提方法的正确性实验名称并联BUCK电路闭环PID设计及分析主要内容一．根据设计要求，进行PID补偿网络二．对电路进行仿真和分析三．观察额定负载下的输出波形四．对观察出的波形进行分析指标（目标）要求1.输出电压：4V2.输入电压为10V. 且在输出电压一定的情况下，输入电压能尽可能大的范围内变化。
3.输出电流：连续但不能超过2.5A4.输出电压纹波峰峰值Vpp<=50mv5.开关频率：5KHZ一．交错并联Buck变换器的工作原理在交错并联变换器的设计中，若想得到优良的纹波特性和响应功能，各支路的交错触发脉冲需设计合理。
若各支路脉冲均同步，则整个变换器特性类似于单个变换器；若各支路的脉冲相互独立且脉冲频率不完全相同，则支路间输入和输出电流纹波随机消除，无规律可循；为最大限度消除电流纹波，可使变换器的n个支路工作在相同频率下，支路中的开关信号交错2π∕n，这样很大程度上降低了电流纹波，同时整个变换器输出纹波频率变为单个变换器的n倍，有利于减小输出电容及提高动态响应。
交错并联Buck变换器的主电路如下图所示以两路变换器并联为例进行研究，下图为脉冲触发图形设各Buck支路开关周期为T，导通时间为Ton，则各支路开关频率f1=1∕T，开关导通比D=Ton∕T，两路交错并联Buck 变换器开关频f=2f1。
根据流过电感的最小峰值电流是否为0，可分为连续导电模式（CCM）和不连续导电模式（DCM）。
为方便分析，假设电感的充放电是线性的，L1=L2=L,所有开关器件均为理想器件，不考虑寄生参数的影响。
Buck电路平均电流双闭环控制.wps
Magnitude （dB）
曲线2
曲线1
-40dB
-20dB
A -20dB
Wci
B -40dB
图 3-4 计划加入补偿后的伯德图
图中，含
A、B
两转折点，设定
A
处角频率
wA
1 10
ws
1 10
2f s
62800rad
/
s，
wci
1 2
ws
1 2
2f s
100000rad / s B
处角频率 wB
ws
kv
(
s wz
2
s2( s
1)( s wz3
1)( s
1) 1)
，
wp2
wp3
零点 wz2、wz3 由 wz1 大致确定， wp2、wp3 受到 wA 限制。具体参数需要通过 Saber 仿真，观察输出电压和电感电流波形找到满足电路输出要求的参数。在这里，取 wz2 1000 rad / s, wz3 1200 rad / s ， wp2 wp3 65000 rad / s ，kv 3.3106 。作出 该补偿网络的幅频与相频特性曲线图。
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 )：50V 2） 额定输出电压(Vo )：15V 3） 额定输出电流( Io )：1.67A 4） 输出电压纹波峰-峰值： 2Vo 0.016 mV 5） 电感电流纹波峰峰值： 2IL 0.42 A 5） 锯齿波幅值(Vp )：2.5V 6） 开关频率( fs )：100kHz 7） 输出电压采样网络传函 H (s) 1/ 3
图 4-6 调节电压环传函中极点 wp2、wp3 由下至上按 wp2 wp3 65000 74000 84000 rad / s 变化，适当增加极点的 值，电压尖峰有所降低，但调整时间会有所增加，类似前面调零点。 综 合 前 面 所 调 参 数 ， 最 后 选 取 参 数 wz2 1000 rad / s, wz3 1200 rad / s ， wp2 wp3 65000 rad / s ， kv 3.3106 ，这时的电压输出在超调量和调整时间上 都有一个比较满意的值，电路输出特性和动态特性比较好地达到了预计要求。
BUCK开关电源闭环控制的仿真研究- 55V25V
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-55V/25V目录一、课题背景 (2)1.1 BUCK电路的基本结构及等效电路基本规律 (2)1.2 BUCK电路的工作原理 (3)1.3BUCK电路应用 (4)二、目的 (5)三、设计要求 (5)四、设计步骤 (5)（一）主电路参数设计 (5)（二）滤波电感L 的计算 (6)（三）闭环系统的设计\ (6)1、闭环系统结构框图 (6)2、BUCK 变换器原始回路传函)(s G O 的计算 (7)3、补偿器的传函设计：见附录3 (7)3、闭环系统仿真 (8)五、总结和心得 (9)六、参考文献 (9)七、附录 (11)附录1： (11)附录2： (11)附录3： (12)附录4： (12)附录5： (14)一、课题背景1.1 BUCK 电路的基本结构及等效电路基本规律电感L 和电容C 组成低通滤波器，此滤波器设计的原则是使 us(t)的直流分量可以通过，而抑制 us(t) 的谐波分量通过；电容上输出电压 uo(t)就是 us(t) 的直流分量再附加微小纹波uripple(t) 。
电路工作频率很高，一个开关周期内电容充 放电引起的纹波uripple(t) 很小，相对于电容上输出的直流电压Uo 有： 电容上电压宏观上可以看作恒定。
电路稳态工作时，输出电容上电压由微小的纹波和较大的直流分量组成，宏观上可以看作是恒定直流，这就是开关电路稳态分析中的小纹波近似原理。
一个周期内电容充电电荷高于放电电荷时，电容电压升 高，导致后面周期内充电电荷减小、放电电荷增加，使电容电压上升速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，此时电压维持不变；反之，如果一个周期内放 电电荷高于充电电荷，将导致后面周期内充电电荷增加、放电电荷减小，使电容电压下降速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，最终维持电压不变。
毕设-Buck变换器双闭环控制仿真研究PPT
开环Buck电路的建模及仿真
图1
开环Buck电路在MATLAB中模型
图1是开环Buck电路在Simulink中搭建的仿真模型，使用开 关器件是MOSFET。
图2
输出电压波形
图3
输出电流波形
对于图2、图3仿真波形，显然不满足设计要求，在对滤波电感、电容进行调 节时，可以发现这样的规律：电感越小，超调越大，越稳定；电容越小，超调越小， 纹波越大。因此，需要在稳定度，超调量，纹波电压之间进行折衷，对电感、电容 进行调节。因此需要对电路进行闭环调节，本设计采用PI和PID两种控制校正方式。
Lf
+
Cf
R Uo
-
-
Buck变换器可将不可控的直流输入变为可控的直流 输出，广泛应用于可调直流开关电源及直流电机驱动中。 其电路是由一个功率晶体管开关Q与负载串联构成的。驱 动信号Ub周期的控制功率晶体管Q的导通与截止，当晶体 管导通时，若忽略其饱和压降，输出电压Uo等于输入电 压；当晶体管截止时，若忽略晶体管的漏电流，输出电 出电压、电流波形知，各项指标都达到了较高的控制精度。
总结
虽然本文针对Buck变换器双闭 环控制仿真研究进行了相关的理论 分析和仿真研究，但由于本人水平 及经验的限制，本次设计还有很多 不到位的地方，值得我在今后的学 习研究中去完善。
谢谢 观看
图6
输出电流波形
PID控制方法的仿真设计
图7 加PID校正后仿真电路
本文采用凑试法确定PID调节参数 ，凑试法是通过闭环运行或模拟，观 察系统的响应曲线，然后根据各调节参数对系统响应的大致影响，反复凑试 参数，以达到满意的响应，从而确定PID的调节参数。增大比例系数一般将 加快系统的响应，这有利于减小静差。但过大的比例系数会使系统有较大的 超调，并产生振荡，使稳定性变坏。减小有利于加快系统响应，使超调量减 小，稳定性增加，但对于干扰信号的抑制能力将减弱。在凑试时，可参考以 上参数分析控制过程的影响趋势，对参数进行先比例，后积分，再微分的整 定步骤。其具体步骤如下： 首先整定比例部分。将比例系数由小调大，并观察相应的系统响应，直 至得到反应快、超调小的响应曲线。如果系统没有静差或静差小到允许的范 围之内，并且响应曲线已属满意，那么只需要用比例调节器即可，最优比例 系数可由此确定。当仅调节比例调节器参数，控制精度还达不到设计要求时， 则需加入积分环节。整定时，首先置积分常数为一个较小值，经第一步整定 得到的比例系数会略为增大，然后增大积分常数，使系统在保持良好动态性 能的情况下，静差得到消除。在此过程中，可根据响应曲线的好坏反复修改 比例系数和积分常数，直至得到满意的效果和相应的参数。应该指出，在整 定中参数的选定不是惟一的。事实上，比例、积分和微分三部分作用是相互 影响的。从应用角度来看，只要被控制过程的主要性能指标达到设计要求， 那么比例、积分和微分参数也就确定了。最终得到的一组较理想的参数为 P=2.2，I=88，D=0.001。
buck电路PID和FUZZY闭环控制
buck电路PID和FUZZY闭环控制设计报告专业：电气工程学号：15S053144姓名：张佳云目录第一章绪论 (1)第二章 BUCK电路的设计与仿真 (2)2.1 设计指标 (2)第三章 BUCK电路的PID设计与仿真 (2)3.1 设计框图 (2)3.2 BUCK开环主电路拓扑参数计算 (3)3.3 BUCK电路PID闭环控制的设计 (6)第四章 BUCK电路的FUZZY设计与仿真 (17)4.1 设计框图 (17)4.2 设计过程 (17)第五章总结 (25)参考文献 (26)第一章绪论BUCK电路是一种降压斩波器，主要通过调节占空比的大小控制输出电压的大小，是一种简单常用的拓扑结构，应用范围广。
本文采用PID控制和模糊控制两种方法控制BUCK电路，使其达到一定的标准。
PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有70多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。
PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。
PID控制，实际中也有PI和PD控制。
PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
比例控制是一种最简单的控制方式。
其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。
当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。
为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。
积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。
这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。
因此，比例+积分（PI）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
微分项能预测误差变化的趋势，具有抑制误差的作用，可以避免被控量的严重超调。
本文利用这个原理通过给系统添加补偿函数实现对系统的控制。
模糊控制是采用由模糊数学语言描述的控制律（控制规则）来操纵系统工作的控制方式。
按照模糊控制律组成的控制装置称为模糊控制器。
BUCK变换器de控制技术的研究.
BUCK 变换器的控制技术的研究一、实验目的1、理解开环、电压单闭环和电压电流双闭环控制策略的原理，完成系统闭环控制调试；2、建立变换器的模型，通过仿真和实验掌握电压和电流调节器的参数设计方法；3、验证BUCK变换器的输入输出波形特性，PWM波形，及输入输出数量关系，加深对BUCK变换器连续和断续工作模态下的工作原理及特性的理解。
二、实验内容熟悉SG3525的原理及使用方法，理解PWM波产生过程；研究BUCK变换器开环、电压闭环、电压电流双闭环状态下电路各器件，包括功率管、二极管、电感电压电流工作情况，输入输出电量关系，控制电路参数对变换器的性能的影响。
观察电压纹波，观察不同电感、频率和负载对电流连续点的影响。
理解BUCK 变换器闭环控制过程，掌握闭环性能指标。
变换器的基本要求如下：输入电压：20~30V输出电压：15V（输出电压闭环控制时）输出负载电流：0.1~1A工作频率：50kHz输出纹波电压：≤100m V三、实验仪器6 电压表 27 电流表 28 负载 1四、实验原理1)BUCK主电路原理图（图1）图1.BUCK主电路原理图2)控制电路SG3525内部结构框图（）图2.SG3525内部结构框图五、实验步骤1、将BUCK变换器挂箱的所有开关关闭后再接线。
2、控制电路接20V直流电压，调节电位器RW1，用示波器观察并记录占空比为某一定值时SG3525 各管脚波形及驱动电路输出波形。
注意观察SG3525 的9脚、5脚波形和输出波形之间的关系，理解SG3525 芯片PWM 波产生过程。
调节RW2观测PWM波频率的变化，通过测得的PWM波计算PWM波频率。
3、控制电路接20V直流电压，主电路接6-30V可调直流电压，可控制开关S4打在开环状态。
当将开关打在单环时，电路工作在单电压环控制模式下，打在双环时，电路工作在电压电流双环控制模式下。
分别观察三种控制模式下SG3525各管脚波形及驱动电路输出波形。
buck电路闭环控制设计
buck电路闭环控制设计
Buck电路闭环控制设计
一、Buck电路概述
Buck电路是电力电子器件中常用的一种可以将和原始电压改变大小的方案，广泛应用于电池的充电、稳压电源，消费电子器件和dc/dc转换等领域。
Buck电路主要由开关管、滤波电容、负载、调整元件、传感元件等组成，实现的过程是开关管按照输出电压的需求在吸收和放电电容或负载的过程中，从而从电源端获取能量并将其输送给负载进行稳定的能量转换。
二、设计
Buck电路闭环控制是一种使用控制器对Buck电路实现电压闭环控制的技术。
首先，Buck电路闭环控制设计过程中可以采用不同的电压控制方式，如恒定输出电压、恒定频率和双极性调节等。
其次，在Buck电路闭环控制设计中，需要考虑的参数有控制器电压输入电压，控制器电流输入电压，开关管电流输出电压，负载电流输出电压，滤波电容，传感器和控制器参数等。
最后，在设计中，可以采用多种电路和参数，如二极管，FET，MOSFET，IGBT，和智能控制器等，以及作为输入的检测校准元件。
此外，设计过程中还需要考虑电路谐振的干扰，可根据电路中的核心元件参数以及电感和电容参数等来确定其频率范围，并给出修正措施，如选用高频滤波器和低频滤波器，以实现有效的降噪和抗干扰能力。
总之，在Buck电路闭环控制设计中，需要考虑的参数较多，在实际设计中，需要仔细计算各参数的关系，并结合多种元件来确定最优的调节方式，以达到最佳的控制效果。
Buck电路的闭环设计及仿真分析
Buck电路的闭环设计及仿真分析一、本文概述随着电力电子技术的飞速发展，电源转换技术已成为现代电子设备不可或缺的一部分。
其中，Buck电路作为一种基本的直流-直流（DC-DC）转换器，因其结构简单、效率高、调节范围宽等优点，在电子设备中得到了广泛应用。
然而，为了确保Buck电路在各种环境和负载条件下的稳定性和高效性，闭环设计显得尤为重要。
本文旨在探讨Buck电路的闭环设计方法，并通过仿真分析验证设计的有效性。
文章首先简要介绍了Buck电路的基本原理和应用背景，然后重点阐述了闭环设计的重要性及常用方法。
在闭环设计部分，文章详细分析了反馈网络的选取、控制策略的制定以及功率级和控制级的协同工作等问题。
同时，结合具体的设计实例，阐述了闭环设计在实际应用中的具体实现过程。
为了验证设计的有效性，文章采用了仿真分析的方法。
通过搭建基于MATLAB/Simulink的仿真模型，对设计的Buck闭环电路进行了全面的仿真分析。
仿真结果证明了闭环设计的有效性，同时也为实际电路的制作和调试提供了重要参考。
文章对闭环设计的Buck电路进行了总结，并指出了未来研究方向和潜在的应用前景。
通过本文的研究，旨在为从事电源转换技术研究和应用的工程师和学者提供有益的参考和启示。
二、Buck电路的基本原理Buck电路，也称为降压转换器，是一种基本的直流-直流（DC-DC）转换电路，其主要功能是将较高的直流电压降低到所需的较低直流电压。
其名称来源于电路中开关元件（如MOSFET或晶体管）的操作，类似于"bucking"（减少或抑制）输入电压。
Buck电路的基本构成包括一个开关（通常是MOSFET），一个电感（或称为线圈），一个二极管（也称为整流器或续流二极管），以及一个输出电容器。
在开关打开时，电流通过电感从输入源流向输出，此时电感储存能量。
当开关关闭时，电感释放其储存的能量，通过二极管向输出电容器和负载供电。
Buck电路的工作原理基于电感的电压-电流关系。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
编号
南京航空航天大学
电气工程综合设计报告题目Buck电路闭环控制策略研究
学院自动化学院
专业电气工程及其自动化
指导教师毛玲
二〇一五年一月
电气工程综合设计（论文）报告纸
i
Buck 电路闭环控制策略研究
摘 要
首先，本文对Buck 电路的3种闭环控制策略进行了原理分析，比较，并对Buck 主功率级电路进行了原理分析和建模，最后完成主电路的参数设计。
其次，本文详细阐述了V2控制工作原理，推导V2控制环的传递函数，并且建立小信号模型，对控制器进行优化设计。
最后使用SABER2007对BUCK 电路的V2控制电路进行了时域频域仿真。
关键词：Buck 电路，V2控制。