BUCK闭环控制器设计.doc

电力电子系统仿真技术作业二
Buck电路闭环控制器设计
一、BUCK电路状态平均模型：
(1)当开关管S导通，二极管VD关断时，列写状态方程：

矩阵形式 ，其中：

(2) 当S关断，VD导通时：

矩阵形式：，其中：

用积分法求平均状态变量为：

稳态时：，,得：,

动态时：

去除稳态量，并忽略扰动量得：

做拉氏变换得：

将上面的A，B带入可以得到传递函数：

可以得到控制—输出传递函数为：

二、 系统闭环控制器设计
设参考电压为5v，载波电压幅值为10v，计算可以得到：
H=1，D=0.25，VC=2.5.
控制-输出开环传递函数：

（1）加补偿器前，系统开环传递函数为：

画出该传递函数的伯德图：

可以看到，交越频率为384Hz,相角裕度为17.7°.开关频率为20kHz,设计穿越频率为1kHz.
补偿前，1kHz环路增益约为-19.5dB，相角裕度为-5°.
设计超前补偿网络时，选择相角裕量为55°.

为了在1kHz补偿环路增益约为-19.5dB，调节器的低频增益为：

（2）采用PD控制器时：

可以看出，加PD补偿器后，交越频率为1kHz，相角裕度为59.3°.

闭环控制器simulink仿真：
调节器：

仿真模型:

仿真结果：输出电压稳定在4.31V.

三、 误差产生的原因
因为参考电压选取5V，得到的H(s)=1,所以系统为单位反馈控制系统，则开环传递函数T(s)为0型系统，开环增益K=2*3.14=6.28 ，
稳态误差：,与上面的仿真结果相符。
消除稳态误差：
通过增大系统的开环增益来减小稳态误差，增大开环增益10倍。

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