BUCK-BOOST仿真分析

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1、BUCK-BOOST转换器仿真分析摘要：本课题利用电感电压平均近似和电容电流平均近似的方法，建立连续模式(CCM)下电压控制型BUCK/BOOST结构DC/DC转换器的线性模型，实现非线性向线性模型的转化，得到由控制到输出的传递函数；在此基础上利用Matlab工具对不同补偿网路的频域特性进行仿真，并对仿真结果进行分析。关键词：BUCK/BOOST；DC/DC转换器；MATLAB仿真；频域特性BUCK-BOOSTCONVERTERSIMULATIONANALYSISAbstract:Thisprojectuses

2、theinductorvoltageandcapacitorcurrentaverageapproximateaverageapproximationmethod,buildacontinuousmode(CCM),undervoltage-controlledBUCK/BOOSTstructureDC/DCconverterlinearmodel,toachievenon-lineartransformationtothelinearmodelobtainedfromthecontroltooutputtra

3、nsferfunction;onthebasisofcompensationfortheuseofMatlabtoolsfordifferentnetworksfrequencydomainsimulation,andanalysisofsimulationresults.Keywords:BUCK/BOOST;DC/DCconverter;MATLABsimulation;frequencydomain10中图分类号：TM712文献标识：B文章编号：100引言开关电源转换器是现代电路理论的重要研究对象。作为一

4、种非线性系统，BUCK/BOOST结构DC/DC转换器的控制方式主要有电压和电流控制两种。利用MATLAB的Simulink环境，搭建连续模式(CCM)下电压控制型BUCK/BOOST结构DC/DC转换器的仿真电路，建立其线性模型，得到由控制到输出的传递函数，对系统进行补偿，使系统的稳定性达到最优。并进行仿真分析，调整电路结构、元件参数和仿真参数，以期得到理想效果。1BUCK-BOOST转换器的原理和典型电路1.1主要技术指标开关频率=100kHZ功率>100W输入电压=200V输出电压150V输出电压峰峰值1

5、.5V电阻50输出电流为3A10输出电流峰峰值0.3A1.2电路参数计算1.2.1电感L的计算按电感电流连续选取电感（1-1）（1-2）由方程（1-1）和（1-2）可得=按输出电流的峰峰值选取电感由公式得=所以我们选择=0.0029H1.2.2电容C的计算由公式得一般来说，按允许纹波电流计算出的输出滤波电容器的容量大约是按纹波电压计算出的容量的7倍多，我们取10倍的C，以满足性能的要求。1.3Buck-Boost变换器的线性模型1.3.1Buck-Boost变换器的大信号模型图（2-1）Buck-Boost变换

6、器的电路图在阶段1，即,开关在位置1时，电感两端的电压为（2-1）通过电容的电流为（2-2）在阶段2，即，开关在位置2时，电感两端的电压为（2-3）通过电容的电流为（2-4）电感电压在一个开关周期的平均值为10（2-5）如果输入电压连续，而且在一个开关周期中变化很小，于是在区间的值可以近似用开关周期的平均值表示。类似的，由于输出电压连续，另外在一个开关周期中变化很小，于是在区间可以近似用开关周期的平均值表示，这样，=（2-6）式中。根据电感特性方程经过开关周期平均算子作用后形式不变性原理（2-7）把方程（2-7

7、）代入（2-6）得到：（2-8）参考电感电压开关周期平均值的求法，可以得到电容电流开关周期平均值（2-9）由电容特性方程（2-10）得：（2-11）由（2-8），（2-11），在加上输入电流开关周期平均值方程，我们可以得到Buck-Boost变换器的状态空间变量开关周期平均值的方程（2-12）1.3.2模型线性化下面用扰动法求解小信号动态模型。我们在输入电压和占空比在直流工作点附近作微小扰动，即：于是引起Buck-Boost变换器电路中个状态量和输入电流量的微小扰动，即：（2-13）将方程（2-13）分别代入变

8、换器的状态空间变量开关周期平均值的方程，我们可以得到：（2-14）（2-15）（2-16）10其中，。整理方程（2-14），（2-15），（2-16）并略去二阶项，我们可以得到Buck-Boost变换器线性化小信号交流模型为：（2-17）（2-18）（2-19）1.3.3统一电路模型根据方程（2-17），（2-18）和（2-19）我们可以画出Buck-Boost变换器小信号交流模型：图