引 言
通过数学方法，将小功率开关电源系统表示为数学模型和非线性控制模型，建立开关电源系统的模拟模型，提高模拟速度。Matlab是高级数学分析软件，Simulink是运行在Matlab在环境模、模拟和分析动态系统的软件包支持连续、离散和混合的线性和非线性系统。
在Matlab 5.2中推出了电力系统工具箱Simulink配合使用，可以更方便地模拟电力电子系统。随着电源技术的发展，PWM开关电源的控制已被广泛研究和应用，如通信电源、机车电源等。这里以220 V以高频开关电源为研究对象，建立模型。该电源采用脉宽调节控制方法，实现了减轻重量、减小体积、提高精度等指标要求，在开关电源系统模型研究中具有代表性。主回路采用DC—HFAC—DC—LFAC并利用结构Matlab建立一个离散的、非线性的模型。对系统进行开环和闭环仿真，并对仿真结果进行比较和分析。
1 电路原理图
如图1所示。
2 仿真电路
图2中各子模块的模拟模型如图3~图10所示。该系统的模拟参数为：直流升压电路模拟参数设置：工作频率∫=20 kHz；变压器变比k=13；输出滤波L=8 μH，c=300／μF。全桥逆变电路模拟参数设置：工作频率f=25 kHz，输出滤波L=80 mH，c=100 μF。模拟调试设置相应的模拟参数。
2．1 建模输入回路
使用电力系统工具箱的电源模块和电阻电容模块可以轻松建立输入电路的模拟模型。输入采用两级LC在保证稳态滤波效果的同时，直流输入滤波技术限制了瞬态谐振峰值，具有无功耗、高衰减、可控谐振峰值等优点。
2．2 DC—DC回路的建模
从图1可以看出，输出电路中的整流二极管不能流过反向电流，这也是建立非线性数学模型的非线性环节。
2．2．1 DC—DC建模主电路
根据图1，滤波电感中的电流为：
式中：Ui不控制整流输出电压；UF负载电压；UL负载电压为：
式中：UC电容电压；IL电感电流；Ic电容电流；LF负载电流。
2．2．2 PI建模调节器
比例积分调节器模拟模型(PI)如图5所示。
PI如图6所示，调节器的输出波形。
2．2．3 PWM建模控制器
模拟利用积分关系产生三角波，Simulink中 Sources脉冲发生器(PulseGenerator)，使其产生频 率为20 kHz，幅值为4&TImes;信号占空比50%。
2．3 逆变电路建模
逆变电路模拟模型(Inverter)如图9所示。
2．3．1 PI建模调节器
比例积分调节器模拟模型(P11)如图10所示，其输出波形如图11所示。
2．3．2 SPWM的建模
模仿模块正弦宽度调制模型(SPwM)如图12所示。
2．4 建模输出回路
模块模拟模型输出和显示(output)如图13所示。
3 仿真结果
建立Sireulink系统仿真时间0.3 s，并选择长变化odel输入电压为48的5算法 V，负载为额定负载情况下，启动仿真可得其输出波形，输出电压波形图和THD如图14和图15所示。
3．1 开环仿真
如图14所示，开环仿真。
3．2 闭环仿真
闭环仿真如图15所示。
从频谱分析可以看出，总谐波系数在开环时(THD)3.02%，三次谐波含量较大。闭环时，总谐波系数(THD)为0．07％，谐波含量非常少。从电压波形上可以看出，开环时电压输出波形在第3个周期才达到稳定，而闭环时在第2个周期就达到了稳定，所以闭环时电压达到稳定值的速度比开环时要快。
4 结 语
该模型不仅可以用检查系统内主要状态的瞬态变化过程，还可用于分析和设计控制电路。这对提高控制系统的性能具有现实意义和研究价值。开关电源系统的建模采用数学方法实现，模拟时间为0.3 s，完成仿真只需40个 s它不仅避免了其他工具的极慢模拟速度，而且提高了模拟的可靠性。Sireulink它是一种强大的动态仿真工具，功能完善，系统控制简单，结构模型简单。