开关变换器-第4章开关变换器建模

建模
字解的方法
方
法
解析建模法：利用数学分析的方法以求得变换器运行特性的解析表达式，使之能对变化器进行定量分析。
4.1
概述
本章从最基本而又最重要的状态空间平均法出发，分别介绍 PWM 开关模型法、等效变压器描述法两种平均值等效电路法，最后介绍了离散平均法，并对建模过程进行举例说明
4.2 状态空间平均法
1 x (t ) T
x( )d
0
T
x (t )
为需要平均的变量， x (t )
为平均算子。
4.2.2.2状态空间平均法建模步骤
平均算子有如下性质：
（1）微分性质：
dx dx dt dt
平均算子的微分等于变量微分后再平均（2）线性性质： ax by ax by 两个与常数相乘的平均算子之和等于变量与常数乘积求和后再平均（3）时不变性质： x (t t0 ) x(t t0 ) 延迟后的变量的平均算子等于平均变量延迟后的值通常 x(t ) y(t ) x (t ) y (t ) ，但如果变量同时满足变化幅度足够小和变化速度足够慢那么有
求解可得：
ˆ ( s ) ( sI A ) 1 Bu ˆs ( s ) ( sI A ) 1[( A1 A 2) X x ˆ ( s) ( B1 B2)U ]d
s
ˆ ( s ) CT ( sI A) 1 Bu ˆs ( s ) {CT ( sI A) 1[( A1 A 2) X y ˆ ( s) ( B1 B2)U ] (C1T C2 T ) X }d
程
4.2.2.1变换器的开关状态和状态方程
定义开关函数如下：
1 k (t ) 0
开关管V导通，二极管VD关断时开关管V关断，二极管VD导通时
0 k (t ) 1
二极管VD关断,开关管V导通时二极管VD导通,开关管V关断时
在引入开关函数和后，前述Boost电路的状态方程可描述为：
开关变换器建模
第3章开关变换器的建模分析
基本内容
4.1
概述状态空间平均法
4.2
4.3 PWM开关模型法
4.4
等效变压器法
4.5
开关变化器离散平均模型
4.1
概述
开关变换器是典型的强非线性系统，为研究开关变换器的控制问题，必须以开关变换器建模为基础。
数字仿真法：利用各种仿真软件以求得变换器某些特性数
下面将以连续导通模式时的 Boost变换器为例，介绍状态空
间平均法建模的具体步骤。
4.2.2.2状态空间平均法建模步骤
1）变量的平均化
由于开关管的通断，开关变换器中的大多数变量都是突变的；
对两个状态进行平均化以后，时变的变量转化为连续的变量。
x
x
平均值
x
状态一
状态二
t
状态一
状态二
t
a)
b)
4.2.2.2状态空间平均法建模步骤
ˆ 为占空比扰动量；X 为稳态状式中： d D 为稳态占空比值，
ˆ 为输入态变量， x ˆ 为状态变量扰动量； U 为稳态输入量，u
ˆ 为输出变量扰动量。变量扰动量； Y 为稳态输出变量，y
4.2.2.2状态空间平均法建模步骤
代入状态空间平均方程并分离稳态量，整理后得：
ˆ ( A1 A2) X ( B1 B2)U ˆ Ax ˆ Bu ˆd x
( A1k (t ) A2k (t )) x ( B1k (t ) B2k (t ))u x T T y (C 1 k (t ) C 2 k (t )) x
那如何对变量进行平均化，进而得到平均状态方程呢？
状态系数矩阵均为常量，因此要建立系统的状态空间平均
模型，就必须首先对状态变量和开关函数进行平均化。先定义平均算子：
对开关函数进行平均化：
1 1 k (t ) k ( )d T 0 T
1 1 k (t ) k ( )d T 0 T
T T dT
T
dT
k ( )d d
0
k ( )d 1 d
式中d为占空比。
4.2.2.2状态空间平均法建模步骤
由此得出：
4.2.2.2状态空间平均法建模步骤
5) 求解传递函数
对（3-2）进行拉普拉斯变换
ˆ ˆ ˆ ˆ s x ( s ) Ax ( s ) B u ( s ) ( A 1 A 2 ) X ( B 1 B 2 ) U d ( s) s s T T T ˆ ( s) ˆ ˆ y ( s ) C x ( s ) ( C 1 C 2 ) X d
(us uo ) diL us k ( t ) k (t ) dt L L uo uo duo 1 k ( t ) i k (t ) L RC RC C dt y uo
4.2.2.1变换器的开关状态和状态方程
4.2.1 状态空间的基本定义
状态方程：描述系统状态变量与输入变量之间关系的一阶向量微分方程或差分方程称为系统的状态方程，它不含输入的微积分项，一般形式为：
(t ) f [ x(t ), u(t ), t ] x
输出方程：描述系统输出变量与系统状态变量和输入变量之间函数关系的代数方程称为输出方程，当输出可测量时，又称为观测方程。输出方程的一般形式为：
4.2.1 状态空间的基本定义
4.2.2 开关变换器的状态方程 4.2.3 连续导通模式下的状态空间平均法
4.2
状态空间平均法
另一种是关于系统状态空间的数学描述，这种内部描述是基于系统内部 U Y
变量u间的关系，具有一阶微分方程组的形式；另一个是表征系统输出向量y与内部变量及输入变量间的关系，具有代数方程的形式。
的状态方程本质上仍然是一个非线性时变方程。
4.2.2.2状态空间平均法建模步骤
状态空间平均法的主要思想是：根据线性元件、独立电源和
周期性开关组成的原始网络，使用状态空间描述并进行平均化处理，将各个电路状态对整个电路的影响用其在整个周期的平均值来描述。这样可以得到在一个开关周期里，电路的平均状态方程描述。
( A1d A2(1 d )) x ( B1d B2(1 d ))u x
同理：
y (C 1T d C 2 T (1 d )) x
基本的状态空间平均方程为： x
其中：
T y C x
Ax Bu
B dB1 (1 d ) B 2
测量到的系统信息称为输出。状态、状态变量和状态向量：能完整描述和唯一确定系统运行过程的一组独 4.2.1 状态空间的基本定义
立的变量称为系统的状态，其中的各个变量称为状态变量。在开关变换器中，一般选择电感电流和电容电压作为状态变量，因为这些变量的微分不是趋于无穷。
状态空间：以状态向量的n个分量作为坐标轴所组成的n维空间称为状态空间。
4.2.2.1变换器的开关状态和状态方程
当Boost电路工作于前两种状态，即开关管和二极管轮流
导通时，电感电流是连续的，可称之为电流连续工作模式（CCM）；而当Boost电路有三种工作状态时，即除了开关管和二极管轮流导通外，还有开关管和二极管都不导通的状态，电感电流是不连续的，可称之为电流不连续工作模式（DCM）。以电流连续工作模式为例说明状态空间平均法的建模过
x (t ) y (t ) x (t ) y (t )
4.2.2.2状态空间平均法建模步骤
根据以上平均算子性质，假设对方程式（3-1）进行平均化：
( A1k (t ) A2k (t ))x ( B1k (t ) B2k (t ))u x ( A1k (t ) A2k (t )) x ( B1k (t ) B2k (t ))u
整理为矩阵的形式得：
( A1k (t ) A2k (t )) x ( B1k (t ) B2k (t ))u x T T y ( C 1 k ( t ) C 2 k (t )) x
（3-1）
在引入开关函数以后，状态方程得到了统一，但由于在上式中存
在两变量的乘积项，并且开关函数随时间t变化，所以统一描述后
y(t ) g[ x(t ), u(t ), t ]
(t ) f [ x(t ), u(t ), t ] x
y(t ) g[ x(t ), u(t ), t ]
动态方程：状态方程与输出方程的组合称为动态方程，又称为状态空间表达式，其一般形式为：
4.2.1 状态空间的基本定义
线性系统：线性系统的状态方程是一阶向量线性微分方程或差分方程，输出方程是向量代数方程，线性连续时间系统动态方程的一般形式为：
系统模型
X 状态的一种数学模型，由两个方程组成。一个反映系统内部变量 x和输入
对于系统的数学描述：
一种是关于系统输入-输出的数学描述，这种外部描述将系统
等效为黑箱，只是反映输入-输出间的关系，而不去表征系统的内部结构和内部变外部施加到系统上的激励称为输入；系统的被控量或从外部
4.2.2.1变换器的开关状态和状态方程
L iL VD io

us V
x iL (t ) uo (t )
R
T

C
uo
u us (t )
y uo (t )
当开关管V导通、二极管VD关断时
A1 x B1u x T y C 1 x
式中
0 A1 0 0 1 RC 1 B1 L 0 C1T 0 1
4.2.2 开关变换器的状态方程
4.2.2.1变换器的开关状态和状态方程

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Buck变换器双闭环控制仿真研究毕业论文

Buck 变换器双闭环控制仿真研究毕业论文目录第一章第一章绪论绪论................................... 1 1.1 课题研究背景课题研究背景课题研究背景 ................................. 1 1.2 课题发展现状课题发展现状课题发展现状 ................................. 1 1.3 本文研究内容及结构本文研究内容及结构本文研究内容及结构 ........................... ........................... 3 第二章第二章 Buck Buck变换器基本原理 ...................... 4 2.1 Buck 变换器工作原理变换器工作原理 ........................... 4 2.2 Buck 变换器工作模态分析变换器工作模态分析 ....................... 4 2.3 Buck 变换器外特性变换器外特性............................. 7 第三章第三章 Buck Buck 变换器主电路设计变换器主电路设计.................. 9 3.1 占空比D ....................................... 9 3.2 滤波电感Lf ................................... 9 3.3 滤波电容Cf .................................. 11 3.4 开关管Q...................................... 11 3.5 续流二极管D (12)第四章第四章 Buck Buck 变换器双闭环控制变换器双闭环控制 ................. 13 .. (13)4.1电路双闭环控制结构电路双闭环控制结构 (13)4.2 电流内环设计电流内环设计 ................................. 13 4.3 电压外环设计电压外环设计 (15)第五章第五章 Buck Buck 变换器闭环系统的仿真变换器闭环系统的仿真 ............. 21 . (21)5.1 开环开环Buck 电路的建模及仿真电路的建模及仿真 ................... ................... 21 5.2 闭环闭环Buck 电路的建模及仿真电路的建模及仿真 ................... ................... 2222 5.3 PI 控制方法的仿真控制方法的仿真 ............................ 2323 5.4 PID 控制方法的仿真控制方法的仿真........................... 25 第六章第六章总结与展望总结与展望............................ 25 参考文献参考文献........................................ 29 外文资料外文资料中文译文中文译文致谢致谢第一章第一章绪论绪论1.1 1.1 课题研究背景课题研究背景随着电子技术的快速发展，电子设备的种类越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系也日益密切。

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非理想 Buck变换器小信号建模及补偿网络设计摘要：Buck变换器是一种典型的DC/DC变换器，其小信号建模是分析其稳定性和暂态响应的重要手段。

考虑到开关器件及功率元器件的寄生参数对变换器造成的影响，因此针对非理想Buck变换器，在一个周期内开关管导通和关断两种工作状态，建立了连续工作模式的交流等效电路模型；在小信号数学模型基础上，设计反馈控制回路，在仿真控制环路幅频和相频特性基础上，设计补偿网络以提高系统的稳定性和瞬态响应，并通过Saber仿真及实验平台进行验证。

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毕业设计基于Buck结构的DCDC转换器建模与仿真设计

目录摘要 (1)Abstract (2)1 绪论 (3)1.1电力电子技术的概述 (3)1.2开关电源的研究现状和发展趋势 (3)1.3 Buck斩波电路的研究意义 (5)1.4 论文的主要研究容 (6)2 Buck斩波电路的原理 (7)2.1 Buck变换器的连续导电模式 (8)2.2 Buck变换器电感电流不连续的导电模式 (10)2.3 电感电流连续的临界条件 (11)2.4 纹波电压ΔU O及电容计算 (12)2.5参数的计算 (12)3 Buck斩波电路的建模 (14)3.1开关电路的建模 (14)3.1.1理想开关模型 (14)3.1.2状态空间平均模型 (15)3.1.3小信号模型 (17)3.2系统的传递函数 (18)3.2.1降压斩波电路的传递函数 (18)3.2.2 PWM比较器的比较函数 (20)3.2.3调节器的传递函数 (21)4 控制电路的设计 (22)4.1电压模式控制电路的设计 (22)4.1.1电压调节器的结构形式 (22)4.1.2电压调节器的参数 (23)4. 2 控制电路结构 (24)5 Buck斩波电路的控制仿真研究 (25)5.1 Matlab简介 (25)5.2 Buck斩波电路主电路的仿真 (25)5.3 Buck斩波电路的PID控制算法的仿真 (27)6全文总结及展望 (30)参考文献 (31)附录1：主电路仿真模型 (32)附录2：主电路仿真波形图 (33)附录3：PID仿真图 (34)致 (35)摘要随着电子产品与人们工作和生活的关系日益密切，便携式和待机时间长的电子产品越来越受到人们的青睐，它们对电源的要求也越来越高。

DC-DC开关电源芯片是一种正在快速发展的功率集成电路，具有集度高，综合性能好等特点，具有很好的市场前景和研究价值。

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首先对主电路的工作原理和系统构成进行了研究和分析，包括工作过程中各个元器件的工作状态和工作特点。

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新型全桥ZVSPWMDC—DC变换器的小信号建模及仿真

科技信息
０本刊重稿０
ＳＩＮＥ＆ＴＣＮＯＯＹＩＦＲＴＯＣＥＣＥＨＬＧＮＯＭＡＩＮ
２００８年
第３５期
新型桥ＺＳＷ —Ｃ换小号模仿全ＶＭＤＤ变器的信建及真ＰＣ
云刘坤赵（宜春学院江西宜春３６０）３００
（）２
对（）（）１、２引入扰动量，得Ｂｃ可ｕｋ变换器的小信号方程，方程见
３、４）人们的普遍关注和广泛研究。相全桥ＺＷＭＤ — Ｃ变换器控制（）（：移ＶＳＰＣＤ电路简单】适合于高频、，很大功率、关器件采用ＭＯＦＴ的应用场开ＳＥ
ｔｅｒｓｌｏｉｌｔｎｗｅｋｏｈｔｔｅｐｏｏｅｄｌｎａｎｄａｔｇｅｕｈａｌａｈｓｃｌｍｅｎｎｎｉｌａｃｌｔｏ．ｈｅｕｔｆｓｍｕａｉ，ｎｗｔａｈｒｐｓｄｍｏｅｉｇｈｓｍａｙａｖｏｎａｓｓｃｓｃｅｐｙｉａａｉｇａｄｓｍｐｅｃｌｕａｉｎｒ
【ｙｗｏｄ】Ｖ；ＷＭＳｉｈＳａｌｓａｍｄｌｇＫｅｒｓＺＳＰｗｔ；ｍｌｉｌｏｅｎｃ — ｇｎｉ
１引言．移相全桥ＺＳＰＶＷＭＣＤＤ — Ｃ变换拓扑自９０年代出现以来．受到
ｖ＝ｖ￣ｄ
ｐｒｒｎｅｏｏ — ｗｉｈｎｏｖ￣ｅａｅｉｒｖｄｆｔｅ．ｃｒｎｏｔｅｏｒｔｈｒｃｅｉｔｆｔｅｎｖｌｐａｅｈｉｅｕｌｒｄｃｎｅｒｃｎｂｍｐｏｅｕｒｒＡｃｏｄｉｇｔｈｐｅａｉｃａａｔｒｓｉｏｏｅｈｓ－ｓｆｄｆｌｉｇｆｔｃｈｎｇｃｈｔ－ｂＰＷＭ —ＤＣｃｎｅｔｒｈｓＰ【ｒｄｄｃｄｔｅｓｌ—ｓｇａｄｌｏｈｒｐｓｄｆｌｒｄｅＺＶＳＰＭＤＣｏｖｒｅ，ｔｉ．）ｅｕｅｈｍａｌｉｌｍｏｅｆｔｅｐｏｏｅｕｌｉｇｄｅｎ —ｂＷＤＣ—ＤＣｃｎｅｒｂｓｄｏｈｑｉａｅｔｏｖ￣ｅａｅｎｔｅｅｕｖｌｎｓｔｈｎｉｃｉｍｏｅ．ｅｍａｎｔｄ一￣ｑｅｅｎｈｓ一ｑｅｅｈｒｃｅｉｔｃｆｓｌ— ｉａｒｓｅｕｃｉｎｈｖｅｎａａｙｅ。ａｄｆｏｗｉｉｇｃｒｕｔｄ１Ｔｈｇｉｕｅｅｕｎｙａｄｐａｅ￣ｅｕｎｙｃａａｔｒｓｉｓｏｍａｌｓｇｌｔａｆｒｆｎｔｏａｅｂｅｎｚｄｎｒｍｃｎｎｌ

磁性元件设计

TOROID
2014/12/31
SOLID CENTER POST
RM CORE
பைடு நூலகம்
23
开关变换器建模、控制和设计磁性材料
BEIJING JIAOTONG UNIVERSITY
4) 磁性材料的分类
软磁材料应用的几个注意点
在低频(比如50Hz)应用中，一般铁氧体比不上性能优良的硅钢片。若在低频时采用铁氧体磁芯，变压器的体积就非常大，因此在低频时，特别是工频时都采用硅钢磁芯。在高频(比如20kHz)时叠层式硅钢片的涡流和磁滞损耗很大，铁氧体则由于其高电阻率磁芯的损耗很低，因此在高频时通常用铁氧体磁芯。
BEIJING JIAOTONG UNIVERSITY
2014/12/31
19
开关变换器建模、控制和设计
磁性材料
4) 磁性材料的分类
软磁性材料
BEIJING JIAOTONG UNIVERSITY
2014/12/31
20
开关变换器建模、控制和设计磁性材料
4) 磁性材料的分类
软磁性材料
BEIJING JIAOTONG UNIVERSITY
近年来非晶态软磁材料和微晶软磁材料发展很快，由于它们的性能优良，加工成形容易而受到人们的青睐。目前在十几KHz至几十KHz的中、大功率电力电子装置中应用较广。在上百KHz领域及十KHz的小功率领域仍以铁氧体磁芯材料为主。
负载电流较大时，磁芯的选择一般不直接选用高磁导率材料，通常选用磁导率较低的材料，在选滤波扼流圈磁芯时更是如此。这是因为磁导率较低可以去掉较大的有效空气隙。
磁芯201的4/1电2/31阻率大，涡流损耗小。
25
开关变换器建模、控制和设计磁性材料

第5章直流-直流开关型变换器习题答案

第5章直流-直流开关型变换器习题第1部分：简答题1.开关器件的导通占空比是如何定义的？直流－直流开关型变换器有哪几种控制方式，各有何特点？其中哪种控制方式最常用，为什么？答：导通占空比被定义为开关期间的导通时间占工作周期的比值，即 onst D T，直流－直流开关型变换器有三种控制方式：1）脉冲宽度调制PWM ，特点为：周期不变，通过改变导通时间来调节占空比。

2）脉冲频率调制PFM ，特点为：导通时间不变，通过改变周期来调节占空比。

3）混合型调制，特点为：导通时间和周期均可改变，来调节占空比。

其中PWM 最常用，因为载波（开关）频率恒定，滤波器设计较容易，且有利于限制器件的开关损耗。

2.画出带LC 滤波的BUCK 电路结构图。

并回答下列问题：实用的BUCK 电路中为什么要采用低通滤波器？为什么要接入续流二极管？设计滤波器时，滤波器的转折频率应如何选取，为什么？答：带LC 滤波的BUCK 电路结构图如下：1）实用Buck 电路采用低通滤波器可以滤除高次谐波，使输出电压更接近直流。

2）续流二极管的作用是：当开关VT 断开时，构成续流回路，释放电感储能。

3）滤波器的转折频率fc 应远小于开关频率fs ，以滤除输出电压中的高次谐波。

3.画出BOOST电路结构图，并简述BOOST电路中二极管和电容的作用。

答：BOOST电路结构图如下：二极管的作用：规定电流方向，隔离输出电压。

电容的作用：在开关断开期间，保持负载电压。

4.简述稳态电路中电感和电容上电压、电流的特点，并分析其物理意义。

答：1）稳态时，电感上的电压在1个周期上平均值为零，即伏秒平衡。

物理意义是: 稳态时电感中磁通在1个周期内净变化量为零。

2)稳态时，电容上的电流在1个周期上平均值为零，即安秒平衡。

物理意义是：稳态时电容上电荷在1个周期内净变化量为零。

5.为什么BUCK电路可以看作是直流降压变压器，而BOOST电路可以看作是直流升压变压器？这种变换器与真正的变压器相比有何异同之处？答：1）因为在连续导通模式下，Buck和BOOST电路都可以通过调节占空比D,使变压比Uo/Ud在0～1和大于1的范围内连续调节，因此从变压角度看，可将它们视为直流降压变压器和升压变压器。

《控制系统建模与仿真》课后习题-2021版

《控制系统建模与仿真》课程习题（1）一、“投针实验”的历史价值在人类数学文化史中，对圆周率精确值的追求吸引了许多学者的研究兴趣。

在众多的圆周率计算方法中，最为奇妙的是法国物理学家布丰（Boffon）在1777年提出的“投针实验”。

试回答下列问题：1、试对“投针实验”的机理给出一种直观形象的物理解释？2、有人说“布丰/ Boffon（投针实验）是仿真技术的奠基者”，为什么？3、试用MATLAB语言编制“投针实验”的仿真程序，仿真证明之。

二、自平衡式两轮电动车的安全问题近年来，自平衡式两轮电动车产品成为“抢眼”的代步工具，但也出现很多问题（如上图所示）；试根据你所了解的情况就“平衡车产品是否可以合法上路？”问题，给出你的意见与建议。

提示：可从“技术、安全、法律、可持续”等方面，有理有据地展开讨论。

参考书：张晓华《控制系统数字仿真与CAD》 (第4版) 机械工业出版社 2020张晓华《系统建模与仿真》（第2版）清华大学出版社 2016《控制系统建模与仿真》课程习题（2）一、一阶直线倒立摆系统的建模问题对于教材中图2-7所示的一阶直线倒立摆系统，基于牛顿定律所建立的数学模型（如教材的图2-8所示），试问：这个数学模型是否正确，给出你的分析与证明。

提示：（1）基于MATLAB仿真进行模型验证（参见教材第四章第三节）；（2）应用“拉格朗日方程”方法建模，进行结果对比。

二、一阶直线双倒立摆系统的可实现问题如下图所示的一阶直线双倒立摆系统，试问：能否通过控制力F实现“在保持两杆不倒的条件下，使小车在直线X方向的位置任意移动”？提示：（1）建立系统数学模型；（2）应用现代控制理论的“能控性定理”进行分析。

参考书：张晓华《控制系统数字仿真与CAD》 (第4版) 机械工业出版社 2020张晓华《系统建模与仿真》（第2版）清华大学出版社 2016《控制系统建模与仿真》课程习题（3）一、水箱液位控制系统设计问题如下图所示的“水箱液位系统”，试回答下列问题：1、试给出含有（控制器+传感器）的“水箱液位控制系统”方案；2、试依据“流体力学”的基本概念，建立系统的数学模型；3、若使系统液位控制实现稳态无静差，试给出PID控制器设计方案；二、水箱液位控制的拓展问题试回答下述问题：1、某人在上述“水箱液位控制系统”中，采用单片机作控制器，程序设计为“增量式PI控制算法”，如果控制系统在“阶跃给定”下存在稳态误差，试问这种情况是否合理？为什么？2、对于上图所示的“水箱液位系统”，在下排水出口处流体呈“紊流”状态,试证明：其流量与液位高度的关系为Q=K∙√H。

反激式变换器电路仿真建模与分析

学号：常州大学毕业设计（论文）（2012届）题目学生学院专业班级校内指导教师专业技术职务校外指导老师专业技术职务二○一二年六月反激式变换器电路仿真建模与分析摘要:开关DC-DC变换器是一种典型的强非线性时变动力学系统，存在各种类型的次谐波、分岔与混沌等丰富的非线性现象。

这些非线性现象严重影响开关DC-DC变换器的性能。

因此，深入分析和研究开关DC-DC变换器的分岔和混沌等非线性动力学现象，对开关DC-DC变换器的设计、运行及控制都具有重要的指导意义。

反激式变换器是一种隔离式开关变换器，该变换器利用变压器实现了输入与输出电气隔离。

变压器具有变压的功能有利于扩大变换器的输出设备应用范围，也便于实现不同电压的多路输出或相同电压的多种输出。

运用变压器进行隔离使电源与负载两个直流系统之间是绝缘的，即使输出短路也不会影响外部电源。

本文利用PSIM电路仿真软件进行电路仿真，给出峰值电流控制反激式变换器和电压反馈控制反激式变换器各电路参数变化时的时域波形和在输出电压-安匝和平面上的相轨图，并对输入电压和负载电阻两个参数进行分析，从而确定其稳定工作时的参数区域。

本文对反激式变换器进行建模和PSIM电路仿真分析，了解到该变换器在不同电路参数时的运行情况，有效地估计出该变换器处于稳定工作状态时的电路参数范围，有助于制作实际反激式变换器电路参数的合理选取。

关键词：反激式变换器；安匝和；峰值电流控制；电压反馈控制；稳定性；PSIM；仿真Simulation Modeling and Analysis of the fly back convertercircuitAbstract: Switching DC-DC converters are a type of strong nonlinear and time-varying dynamical systems with all kinds of nonlinear phenomena, such as subharmonic, bifurcation, and chaos. These phenomena will seriously impact the work of the switching DC-DC converters. So, the deep analysis and study of these nonlinear dynamical phenomena have an important significance for design of switching DC-DC converter.Fly back converter is a special switching DC-DC converter, in which the transformer is employed to isolate the input from output. And the use of transformer in fly back converter is convenient to expand the output range and realize multi-output.In this paper, using the PSIM software, the simulation circuits of peak current mode(PCM) controlled fly back converter and voltage mode(VM) controlled fly back converter are built. Based on the simulation circuit and different circuit parameters, the operation of PCM controlled fly back converter is analysed and studied by time-domain waveforms and phase portraits in inductor current and total ampere-turns plane. Besides, the input voltage and load resistor are considered as two variables to depict the steady-state and unsteady-state region of the converter. The research results can help to choose reasonable circuit parameters in designing fly back converter circuit.Key works：Fly back converter; Total ampere-turns; Chaos; Peak current mode control; V oltage mode control; Stability; PSIM; Simulation目次摘要 (I)目次 (III)1 引言 (1)2 开关DC-DC变换器及其控制技术简介 (2)2.1 开关DC-DC变换器 (2)2.1.1 Buck变换器 (2)2.1.2 Boost变换器 (2)2.1.3 Buck-Boost变换器 (3)2.1.4 反激式变换器 (3)2.2开关DC-DC变换器控制技术 (6)2.2.1 固定频率控制技术 (6)2.2.2 可变频率控制技术 (9)2.3 PSIM软件简介 (10)3 反激式变换器的建模与仿真分析 (11)3.1 PCM控制反激式变换器的PSIM建模 (11)3.2 PCM控制反激式变换器的仿真分析 (12)3.3 VM控制反激式变换器的PSIM建模 (14)3.4 VM控制反激式变换器的仿真分析 (14)4 反激式变换器的稳定工作参数域仿真与分析 (16)4.1利用输入电压和负载确定稳定工作参数域 (16)4.2 利用参考电流和负载确定稳定工作参数域 (21)4.3 利用参考电流和输入电压来确定作参数域 (24)5 结论 (27)参考文献 (28)致谢 (30)1 引言开关DC-DC变换器是一类典型的强非线性时变动力学系统，存在各种类型的次谐波、分岔和混沌等丰富的非线性现象[1-15]。

Buck-Boost变换器状态空间平均模型建模

实验一：Buck-Boost变换器状态空间平均模型建模（一）实验目的1.生握Mat lab的程序编程2.掌握电力电子变换器的状态空间平均建模（二）实验原理1.升降床斩波电路原理图1.升降压侨波电路原理图该电路的基本工作原理：当可控开关V处于通态时，电源E经V向电感L 供电使其储存能量，此时电流为同时，电容C维持输出电床基本恒定并向负载R供电。

此后，使V关断，电感L储存的能量向负载释放，电流为当V处于通态期间，u L = E；而当V处于断态期间，u L = u Qo于是，Et on = U0t O ff , 所以输出电压为t/o =s zr a rtoff 1- a由EI]=皿2,得出输出电流为1 — ah = Aa2.状态空间平均法的原理状态空间平均法是平均法的一阶近似，其实质为：根据线性RLC元件、独立电源和周期性开关组成的原始网络，以电容电压、电感电流为状态变量，按照功率开关器件的“ON”和“OFF”两种状态，利用时间平均技术，得到一个周期内平均状态变量，将一个非线性电路转变为一个等效的线性电路，建立状态空间半均模型。

对于不考虑寄生参数的理想PWM变换器，在连续工作模式(CCM)下一个开关周期有两个开关状态相对应的状态方程为：x = A^x + OWtWdTx=A2X 4- B2Vi, dTWtWT式中d为功率开关管导通占空比，d=t on/T, r”为导通时间，T为开关周期；X二凶U C] , X是状态变量，士是状态变量的导数，匕是电感电流,UC是电容电圧，E是开关变换器的输入电斥：A lt A2B it B2是系数矩阵,与电路的结构参数有关。

对上式进行平均得到状态平均方程为x = Ax + Bv t ,A二d%+ (卜⑴金,B=dB1+(l-d)B2,这就是著名的状态空间平均法。

可此式可见, 时变电路变成了非时变电路，若d为常数，则这个方程描述的系统是线性系统, 所以状态空间平均法的贡献是把一个开关电路用一个线性电路來替代。

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