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：＜ 100rV
三、 实验仪器
序号 仪器设备名称 数量
1 BUCK变换器主电路实验挂箱 1
2 BUCK变换器控制电路实验挂箱 1
3 线性稳压电源 1
4 示波器 1
5 数字万用表 1
6 电压表 2
7 电流表 2
8 负载 1
四、实验原理
1） BUCK主电路原理图（图1）
* 1
-i
--------------------------------------------1' V V « ----------------------------------------------------
5 D C =
=R
图1. BUCK主电路原理图
2）控制电路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
图2. SG3525内部结构框
图
波形及驱动电路输出波形。
（一）. 开环状态
（1） .
电感电流连续情况：
打开主电路电源，使主电路工作电压为 25V ，观察电感支路的电流波形，调 节
负载，使电感工作在电流连续情况下。 用示波器观察并记录占空比为某一定值 时场
效应管漏源极与栅级间电压波形及它们之间的关系， 理解场效应管的工作原 理。
观察并记录电感支路、 场效应管支路、 二极管支路的电流波形， 观测电感两
端、二极管两端、负载两端的电压波形，理解变换器工作原理。
观测主电路输出电压随占空比D的变化情况，画出曲线，理解主电路的工作 原
理。
用示波器交流档观察输出电压纹波/ UPP。 观测变换器的外特性
（2） .
电感电流断续情况：
改变负载，使电感电流断续， 观测场效应管漏源极波形情况， 观测电感支路、
场效应管支路、二极管支路的电流波形，观测电感两端、二极管两端、负载两端 的电
压波形，理解工作过程。
观测主电路输出电压随占空比 D 的变化情况，理解主电路的工作原理。
（3） .
重新选择主电路电感观测波形：
把L1、L2同时串入主电路中观测电感电流连续点变化情况。
（4） .
观察二极管波形的吸收电路对二极管波形的影响。
把二极管波形的吸收电路和二极管连在一起， 观察二极管两端波形尖峰情况 的
变化。
（5） .
变频观察电感电流连续点变化情况。
调节RW1使频率f=50KHz，调节负载，使电感电流波形处于临界连续状态， 调
节频率， 当电感电流波形由临界连续变为断续时记录此时频率值， 思考频率变 化对
电感电流连续点的影响。
（二） •闭环状态
（1） .
单电压环控制模式
打到闭环单环控制状态。调节电位器 RW1，使主电路输出电压达到15V。
调节主电路输入电压由20V变到30V,观测占空比的变化及输出电压变化值。 以
此观察输出电压的稳定性，理解闭环控制原理。
将输入电压重新调到25V （输出仍为15V），改变负载阻值，观察并记录输 出
电流与电压的变化关系。
改变PI调节器参数，突加突卸负载，观察输出电压波形动态变化过程。
（2） .
电压电流双环控制模式
打到双闭环控制状态。调节电位器 RW1，使主电路输出电压达到15V。调节 主
电路输入电压由20V变到30V，观测占空比的变化及输出电压变化值。以此观 察输
出电压的稳定性，理解闭环控制原理。
将输入电压重新调到25V （输出仍为15V），改变负载阻值，观察并记录输 出
电流与电压的变化关系。
改变PI调节器参数，突加突卸负载，观察输出电压波形动态变化过程。
六、实验数据
主电路输出电压随占空比 D的变化情况
实验条件
电感电流连续，开关频率 20kHz，输入电压25V。
占空比D
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
理论输出电压 Uo/V
5 7.5 10 12.5 15 17.5 20
实际输出电压Uo/V
5.02 7.26 9.36 11.9 14.4 16.8 18.3
输出电压误差e/V
0.02 -0.24 -0.64 -0.6 -0.6 -0.7 -1.7
经验证，在误差允许范围内符合
Uo D U
in。
七、仿真
（一） . Matlab 仿真
（1）.
单电压环控制原理图（图3） （PID调节器：比例系数为2.05,积分时间 为
80.5微分时间为0）
图3.单电压环控制 Matlab仿真图
图4.输出电压波形
在闭环控制中，输出一定时（电路其它参数不变），改变输入电压，输
出电压基本不变，只是纹波程度不同。占空比随输入电压的增大而变小。
（2）.
电压电流双闭环控制原理图（图 5）（电压调节器：比例系数为3,积分 时间
为100，微分时间为0:;电流调节器：比例系数为3，积分时间为95，微分 时间为
0）
图5.电压电流双闭环控制 Matlab仿真图
1）连续状态电感电流波形图（图7）
图7.连续状态电感电流波形
2）连续状态输入输出电压波形图（图 8）
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(i)
Saber
仿真
(2)
图8.连续状态输入输出电压
（3）.断续模态
1）断续状态电感电流波形图（图9）
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图9.断续状态电感波形
2）断续状态输入输出电压波形图（0）
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ep.dr
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oc os z c.a o.s t.o
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图10. 断续状态输入输出电压波形
八、分析与讨论
1、 结合小信号建模、MATLAB仿真和实验，对BUCK变换器进行分析，总结出 变
换器电压单环和电压电流双闭环工作时电压电流调节器参数的设计原则。
答：小信号建模时，交流小信号频率 fg应远远小于开关频率fs ;变换器的转折 频率
fo（ LC谐振频率）远远小于开关频率f
s;电路中各变量的交流分量的幅值 远小于想
用的直流分量。有时为化简模型，需要忽略开关频率及其边带、开关频 带谐波与其
边带。
2、 比较电压单环和电压电流双闭环工作时变换器的动静态特性。
3、 结合SABER仿真和实验，研究主电路电感电流连续和断续工作状态下变换器
的工作波形、输入输出的基本电量关系、变换器效率等问题，并和理论分析进行 比
较。
答：在开环状态时：在连续状态时，输出仅于占空比有关；在断续状态时，输出
与占空比、负载电流均有关。
电压环控制时：输出电压不受负载的影响，输出稳定。
实际降压式变换器滤波电感存在着线圈电阻， 开关有压降，为了简化，可认 为
晶体管饱和压降与二极管正向压降相等， 并用晶体管的饱和电阻代替，与电感 线圈
电阻之和用R表示。
当 L远大于周期T时，电感电流脉动很小，即纹波电压较小，U。DUi RIo，
R
即输出电压随负载电流的增加会下降。
在实验中由于一些不可避免的损耗，所得到的波形图还是与理论值有一定的 差
别，但在误差范围内事可以接受的，可以在一定范围内显示 Buck电路的基本
工作原理。
基于改进遗传算法的buck变换器控制电路优化设计
基于改进遗传算法的buck变换器控制电路优化设计概述本文将介绍基于改进遗传算法的buck变换器控制电路优化设计。
首先，将简要介绍buck变换器的基本原理以及其在电力电子领域的应用。
接着，将详细介绍遗传算法在电路优化设计中的基本概念和工作原理。
最后，将提出一种改进的遗传算法，并将其应用于buck变换器控制电路的优化设计。
1. buck变换器基本原理及应用buck变换器是一种常用的降压型直流-直流变换器，常用于电力电子领域。
其基本电路图如下所示：+--------------+ +-----+Vin ----->| |---------------->| || | | || Buck | Vout +---|Load |GND---->| Switch |-------->| | || | | |+--------------+ +-----+基本上，buck变换器由开关器件、电感和电容组成。
通过控制开关器件的开关状态，可以将输入电源的电压降低到所需的输出电压。
因此，buck变换器常用于电源适配器、电动车充电器等应用中。
2. 遗传算法在电路优化设计中的概念和工作原理遗传算法是一种模拟自然界中进化过程的优化算法。
其基本思想是通过模拟自然选择、交叉和变异等过程，寻找到适应度函数最大或最小的解决方案。
然后，利用优秀个体的基因信息，产生新一代的解决方案，逐步优化目标函数的值。
在电路优化设计中，遗传算法通常用于寻找最佳参数配置，以使得电路性能达到最优。
遗传算法的基本工作流程如下：1.初始化种群：随机生成一组个体，每个个体包含一组可调参数，代表电路的配置。
2.评估适应度：根据适应度函数，评估每个个体的性能，并计算适应度值。
3.选择：根据适应度值，按照某种选择策略选择一些个体作为父代参与交叉和变异操作。
4.交叉：通过交换父代个体的基因片段，产生新的个体。
5.变异：对新个体的某些基因参数进行随机变异操作。
基于ARM的数字峰值电流控制BUCK变换器研究
文献标识码 ：Biblioteka Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ２—１ ８ ４ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４— ０ ０ ９ ７— ０ ３
Ｓ ｔ ｕｄ ｙ ｏ ｆ Ｄｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ Ｐｅ ａ ｋ Ｃｕｒ ｒ ｅ ｎ ｔ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ＢＵ ＣＫ Ｃｏ ｎｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＡＲＭ
控 制器只需通过软件编程就可 以修 改控制规律 ， 还可 以及 时通过仿真验证 ， 使 得对设计工作 变得相 当灵活 ， 从 而极 大地缩 短 了设计周期 ， 具 有一定的应用价值 。
关键词 ： Ｂ Ｕ Ｃ Ｋ 变换 器 ； Ａ Ｒ Ｍ； 数 字峰 值 电流 ； 前 缘 调 制
中图分类号 ： Ｔ Ｍ ４ ６
ＨＵ Ｚ ｈ ｉ — ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｃ ＨＥ Ｎ Ｇ Ｑ ｉ ｎ ， Ｙ Ａ Ｎ Ｇ Ｇ ｅ ｎ — ｘ ｉ ， Ｌ Ｉ Ｑ ｉ ｎ ｇ ・ ｗ ｅ ｉ （ １ ． Ｘ ｕ Ｚ ｈ ｏ ｕ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ， Ｘｕ ｚ ｈ ｏ ｕ ２ ２ １ ０ ０ ８， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｘ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ， ｇ Ｘ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ ２ ２ １ ０ ０ ８ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
调制 Ｄ Ｐ Ｃ控制 算法进行控 制。介 绍 了该变换器的结构及 工作原理 ， 阐述 了具体的算法 ， 并通过仿真 对其控制效 果进 行 了 验 证。结果表明 ： 该Ｂ Ｕ Ｃ Ｋ变换 器具 有优 异的 负载瞬 态特性 ， 前缘调制 Ｄ Ｐ Ｃ算 法从 原理上 消除 了次谐 波振 荡， 采用 Ａ Ｒ Ｍ
基于DSP的BUCK变换器滑模控制策略研究.
基于DSP的BUCK变换器滑模控制策略研究王文娟郑诗程葛芦生安徽工业大学电气信息学院（马鞍山243002）摘要本文首先分析、研究了滑模控制的原理以及传统的开关控制特性，并结合BUCK变换器的特点，提出了新的控制方式－－滞环函数的开关量控制和改变占空比控制相结合的复合控制方式；系统采用输出电压闭环控制，有效改善了系统的抖震和噪音问题，并获得了良好的动静态性能；实验表明，本文提出的控制方式切实有效、可行。
关键词滑模; 滞环; 占空比Research on sliding mode control strategy based onDSP for BUCK converterWang wenjuan, Zheng shicheng, Ge lusheng,School of electrical and information of Anhui university of technology (Ma’anshan 243002) Abstract:This paper analyzes the principle of sliding mode control and the characteristic of conventional switch control. Considering the BUCK converter, the novel control method is presented, which refers to the compound control method. It combines the switch control of h ysteresis loop function with the varying duty-cycle control. The closed loop control of output voltage is applied in the system to improve the doushen and noise problem, the better dynamic and static performance is obtained simultaneously. The novel control method presented in this paper is proved effective and feasible by experiments. Keywords: Sliding mode; Hysteresis loop; Duty-cycle1.引言目前，滑模控制凭借其鲁棒性强的优点已广泛应用于各种电力电子变换器中，而在BUCK变换器控制中，滑模控制也是屡见不鲜。
Buck-Boost变换器的研究
南京航空航天大学硕士学位论文Buck-Boost变换器的研究姓名：李宇申请学位级别：硕士专业：电机与电器指导教师：王慧贞20060201南京航空航天大学硕士学位论文摘要一种新的高可靠性飞机专用电源系统，需要研制一种大功率宽电压输入范围的DC/DC变换器电源。
在充分考虑不同DC/DC变换器拓扑特点的基础上，本文选用了Buck-Boost作为系统的主电路拓扑。
本文介绍了Buck-Boost电路的工作原理，建立了非理想Buck-Boost平均法的模型，对整个电路进行了单电压闭环参数设计的研究，实现了控制理论中零极点补偿法在电力电子中的应用，建立了闭环小信号模型，总结了设计校正网络的步骤和具体方法。
在利用MATLAB设计出校正网络的传递函数后，又在电路上验证了校正网络参数选择的正确性。
接着，本文给出了540W 27-270VDC/28VDC变换器的设计过程，并进行了损耗分析。
为了使系统能够在宽电压输入范围内稳定正常工作，本文实现了提出的变传递函数系统校正方法在电力电子闭环参数设计中的应用，并与闭环参数设计方法进行了比较，指出了该方法的优点，并通过仿真和实验验证了该方法的正确性。
关键字：Buck-Boost，DC/DC变换器，闭环设计，宽电压输入范围，非理想数学模型iBuck-Boost变换器的研究ABSTRACTDC/DC converter with high power and wide range input voltage was required for more reliable special aero-power systems. Through comparison of characteristics for different DC/DC topologies, Buck-Boost converter was selected as main topology of the power system.The working principle of Buck-Boost is first introduced, and averaging model of non-ideal Buck-Boost converter is established. The design details for voltage loop were given and zero-pole compensation method from classic control theory was applied to the filed of power electronics. Thus, small-signal model of closed-loop was established, with detailed design guidelines for correction network. Base on the above-mentioned analysis and also with the help of MATLAB simulation, transfer function of the correction network was designed. Then experimental results verify correctness of the network’s parameters. Besides, the design procedure and power loss analysis were given for a Buck-Boost converter of 540kW 27-270VDC/28VDC.By using the correction approach of vary-transfer function for designing parameter of closed-loop in the area of power electronics, the system could work reliably under wide range input voltage conditions. Compared with the design method of closed-loop parameter, the advantages of the correction approach of vary-transfer function were highlighted and testified by simulation and experimental results.Keywords: Buck-Boost, DC/DC converter, closed-loop design, wide range input voltage, non-ideal physical modelii承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
四开关Buck-Boost变换器的三模式控制方法研究
收稿日期:2017⁃06⁃08;修回日期:2018⁃05⁃08基金项目:重庆理工大学研究生创新基金资助项目(YCX2016215)Project Supported by Chongqing University of Technology Gra ⁃duate Project Innovation Fund (YCX2016215)环境污染加剧和能源需求日益紧张使得可再生能源的开发利用受到越来越多的关注。
太阳能以其无污染、总量大、无地域限制等优点而成为关注度最高的新能源之一[1⁃3]。
但是,太阳能也具有随机性、间歇性的缺点,其主要利用形式光伏发电的电池板输出电压范围宽的问题,是限制光伏发电大规模发展的技术瓶颈之一[4]。
因此,宽输入范围的DC ⁃DC 变换器对实现太阳能的高效利用尤为重要。
为了实现变换器的宽输入范围,一方面,理论上可以使其开关管工作在占空比无限趋近于0和1,输入电压范围可以趋近于无穷宽,但随着占空比的逐渐趋近于1,电感电流纹波、输出电流纹波和功率器件峰值电流都将逐渐变大[5],也会存在开关电压应力增大、效率低等问题;而当开关管占空比四开关Buck ⁃Boost 变换器的三模式控制方法研究李山,宋立风,章治国(重庆市能源互联网工程技术研究中心(重庆理工大学),重庆400054)摘要:针对四开关Buck ⁃Boost 变换器在两模式运行时,其输入输出电压接近时模式切换频繁以及开关管难以运行在极限占空比下的问题,提出了一种基于平均电流控制的Buck 、Buck ⁃Boost 、Boost 三模式切换策略。
该策略在原有Buck 、Boost 两模式的基础上,通过检测输入电压单元来控制调制信号偏置电压,实现四开关Buck ⁃Boost 变换器在Buck 、Buck ⁃Boost 、Boost 三模式下平滑切换,使开关管在宽输入电压范围内工作在有效占空比区间。
通过使用平均电流控制来限制电感电流变化,确保变换器的安全可靠运行。
电流型双脉冲跨周期调制Buck变换器研究
电流型双脉冲跨周期调制Buck变换器研究传统的开关DC-DC变换器一般采用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)技术实现对开关DC-DC变换器的闭环控制。
PWM作为一种线性定频变脉宽调制技术，通过采用调整控制脉冲的占空比技术实现对开关变换器输出电压的控制。
目前，PWM调制技术发展相对成熟，在电力电子工业界得到了广泛应用。
随着对电源系统性能的要求不断提高，以线性理论为基础的PWM 调制技术在鲁棒性、瞬态响应等方面始终难以令人满意。
非线性控制方法的引入有效地改善了系统的动态特性，解决了上述线性控制技术中存在的问题，此控制技术已得到国内外研究人员的关注。
脉冲跨周期调制(Pulse Skipping Modulation，PSM)技术作为一种非线性控制技术，它自提出以来在工业界得到了广泛应用。
相比PWM技术，PSM技术具有电路设计简单，瞬态响应速度快以及轻载时工作效率高等优点。
文献[11]提出了DPSM技术，这种技术结合了PSM技术和脉冲序列(Pulse Train，PT)技术。
其工作原理是根据开关电源输出电压与基准电压的关系来确定脉冲序列控制器对功率脉冲的选择，最终保证输出电压达到稳定状态。
然而，文献中提出的电压型DPSM Buck变换器为单一电压环控制，该技术在电路启动时易产生电流过冲现象，必须加入软启动电路和过流保护电路对电路进行保护，因而增加了电路设计的复杂度。
针对上述问题，本文提出了一种电流型DPSM技术，该技术成功地消除了电路启动时的电流过冲现象，同时还保持了电压型DPSM技术所有的优点。
电流型DPSM技术是一种具有独特控制方式的简单的开关DC-DC变换器控制方法，目前还未见相关的理论分析以及动力学建模的研究报道。
本文主要以Buck变换器为例，首先阐述电流型DPSM技术的基本工作原理，推导输出电压变化量与负载电阻之间的关系；其次对工作于DCM的DPSM Buck变换器进行动力学建模与以负载电阻为变量的分岔分析；最后通过PSIM仿真结果分析和实验电路制作验证电流型DPSM技术理论分析的正确性。
毕设-Buck变换器双闭环控制仿真研究PPT
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。
指导老师：
课题研究的主要内容
1 2 3 4 5
Buck变换器工作原理 开环Buck电路的建模及仿真 PI控制方法的仿真设计 PID控制方法的仿真设计 总结
四开关buck-boost变换器的控制电路及控制方法与流程
四开关buck-boost变换器的控制电路及控制方法与流程1. 引言1.1 概述本文旨在探究四开关buck-boost变换器的控制电路及其相应的控制方法与流程。
随着能源需求的增加以及对能源转换效率的要求不断提高，四开关buck-boost变换器作为一种常用的电力转换装置，在工业和研究领域中得到广泛应用。
通过调整输入和输出电压，该变换器可以实现有效而精确的能量转移。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分。
引言部分将介绍文章的目的、概述以及文章结构。
之后，第二部分将详细介绍四开关buck-boost变换器的原理，并讨论设计该变换器控制电路时需要考虑的要点。
接着，第三部分将说明控制电路的具体步骤与流程，包括输入电压检测与控制、输出电压调节与控制以及开关管导通和断开策略。
第四部分将描述实验装置并介绍控制电路实验过程，并对实验结果进行详细分析和讨论。
最后，在第五部分中我们将总结文章，并展望未来进一步研究这一领域所可能取得的成果。
1.3 目的本文的目的是为了深入研究四开关buck-boost变换器，探讨其控制电路的设计要点与方法，并提供一个完整的控制流程。
通过实验验证和结果分析，我们希望能够验证本文提出的控制方法在实际应用中的有效性，并为今后相似研究提供参考和指导。
同时，本文也对未来这一领域可进行的进一步研究做出展望，以推动相关技术和理论的发展。
以上是“1. 引言”部分内容，请核对。
2. 四开关buck-boost变换器的控制电路与方法：2.1 原理介绍：四开关buck-boost变换器是一种常用的DC-DC变换器拓扑结构，它具有较高的转换效率和宽范围的输入输出电压能力。
该变换器能够实现输入电压向输出电压的降压和升压功能，并且能够在负载或输入电压波动时保持相对稳定的输出。
2.2 控制电路设计要点：在设计四开关buck-boost变换器的控制电路时，需要考虑以下几个要点：首先是输入输出电压范围：根据应用需求确定所需的输入和输出电压范围，以此来选择合适的元件参数。
基于Buck电路的DCDC变换器反馈控制设计研究
5
图 3-5(a)
图 3-5(b)
6
图 3-6(a)
图 3-6(b)
基于电路模块的校正效果如图 3-6(b)所示， 其超调量 20%左右， 调整时间 5ms 左右，与图 3-5(b)比较发现，基于电路模块的校正系统，超调略大，启动时间略 长， 但一般以能够满足要求。 进一步观察两个校正系统的输出波形可以得到这样 的结论： （1）基于模型的校正系统输出值无限幅处理，所以其具有较快的启动速 度； （2）基于模型的校正系统输出波形出现超调后，调节器能够输出了一个负值 以抑制超调，而基于电路模块的校正系统无法输出负值，从而使超调较大。
根据图33以及给定参数可以求出原始回路增益传递函数为用matlab做出该传递函数bode图如图34402020401801359045bodediagramgminfdbinfradsec868deg145e004radsecfrequencyradsec图34原始系统回路增益函数bode对buck电路开环传递函数进行增益相位裕量分析可知其相位裕量仅868度左右幅频特性以40db十倍频程过零比期望的的45度有很大的差距使得系统的相对稳定性较差且存在静态误差
电源 电力电子变换器 负载
驱动电路
PWM调 制器 控制器 反馈
图 3-1 电力电子系统
图 3-2 所示为 DC/DC 变换器的反馈控制系统系，由 Buck DC/DC 变换器、PWM 调制器、功率器件、补偿网路等单元组成。
2
L
Vg(t)
C
R
V(t)
驱动器 δ(t) δ(t) 0 dTs
PWM调制器 Vc(t) t 0
Gc ( s)
3266(1 0.447 103 s)(1 0.447 103 s) s(1 1.6 106 s)(1 1.6 106 s)
关于三电平Buck变换器的研究
Science &Technology Vision科技视界0引言光伏并网发电是现在人们利用光伏技术发电的主要方向,现在主要集中在城镇实施,而太阳能电池与建筑结合的并网光伏发电技术的提出以及随着光伏成本的大幅下降,使得光伏发电得到了进一步的发展。
本文以太阳能光伏电池发电现状以及发展为背景,探讨三电平变换器在光伏发电技术中的应用及作用。
目前,三电平技术在直流变换器中应用特别广泛,而三电平变换器的主要作用就是可以使开关管电压降低,从而对电气元件的保护有着很重要的作用。
此外,三电平变换器又可以用在电压较高以及功率较高的转换场合。
因此,对三电平变换器的研究就具有重要的意义。
1Buck TL 的建模1.1脉冲波形积分法的简介脉冲波形积分法是已知脉冲调制型,准谐振型、桥式串(并)联谐振型等不同类型的直流变换器的数学建模的原理,可以使各类变换器在理论上的指导,以及在理论上使变化器的动态性能研究更加准确化[4]。
该建模方法的主要特点是:(1)用周期性脉冲函数将变换器统一在一个拓扑结构,理论基础统一;(2)对小信号的变量用拉氏变换,模型具有输入数据功能;(3)与此同时我们还可以根据类型不同的变换器做出一定的理想化处理,使结果更加合理的逼近实验结果。
1.2数学建模原理开关变换器是在时域范围内的变换,在开关管的通关过程中,我们可以借助对周期函数进行拉氏变换,进而变换器数学建模的过程就是在已知变换器的拓扑结构中将各个子拓扑统一在一个拓扑中,然后我们可以用非连续周期脉冲函数对Buck 电路建立数学模型。
在此基础上,对开关变换器进行相频和幅频的理论化分析。
下面以图1所示的Buck 三电平DC-DC 变换器作为本文研究。
当该变换器的D 大于0.5时,能够得到我们想要的结果。
其中的两个分压电容C d1,C d2,要求电容非常大,并且我们还要求每个电容都可以供电,以保证电压均衡。
为分析简便,我们根据电路原理进行如下改变,得到图1。