文章目录
- 前言
- 一、设计指标及要求
- 二、主回路电容电感值
- 三、选择开关设备
- 四、控制器结构及参数
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- 1、主电路开环传输函数：
- 2、补偿环节Gc(s)采用类型3——PID调节器
- 3、PSIM仿真
- 四、阶跃实验结果
- 五、电路改进
- 总结
前言
本文是电力电子技术DCDC变化器中的BUCK，主要采用PSIM模拟适用于需要设计此变换器的学生。
一、设计指标及要求
BUCK变换器的相关指标如下： 输入电压：标称直流488V,范围: 43V~53V 输出电压：直流25V, 4A 输出电压纹波： 100mV 电流纹波: 0.25A 开关频率: 250kHz 相位裕量: 60° 幅值裕量: 10dB 设计要求: 1)计算主电路的电感和电容值 2)选择开关设备MOSFET,计算其电压和电流定额 3)设计控制器结构和参数 4)画出整个电路，给出模拟结果、分析和结论
二、主回路电容电感值
电感值计算： 
电容值计算：
实际上，考虑到能量储存、输入和负载变化的影响，C值一般大于计算值。毫欧.
三、选择开关设备
额定电压：直流电源的输入电压为43-53V，因此，漏源最大电压为20%-30%，这里取20%Un=63.6
额定电流：其尖峰电流Imax=4.25A，选择20%的裕量，In=5.1A
四、控制器结构及参数
1、主电路开环传输函数：
获得代入： 根据三频段法，低、中、高频段不符合我们的要求。
2、补偿环节Gc(s)采用类型3——PID调节器
(1)确定相位裕度:取60° (2)确定剪切频率fc：PID最大增益为180°，故总有90°相位裕量。所以不管fc取多少，其相位裕量总大于60°，fc系统响应速度越大，但速度越快fc过大，开关频率过高，造成开关损耗大等缺点。因此，有必要妥协考虑。在这里取fc=10KHZ. (3)确定Gb：开环函数在fc处的增益为13.5892db=4.78064. (4)计算K： 根据此表达式使用matlab即可计算出K=13.557.
(5)确定零极点: (6)确定参数: 采用matlab解方程可获得五个参数
3、PSIM仿真
电压稳定时间约为1ms，其电压值稳定在25V，峰值电压为33.86V， 稳定电压纹波1.1262mV。 电流纹波1稳定后.8082mA。
四、阶跃实验结果
从满载——半载——满载 从满载到半载，电压略微变大，稳定时间大约在0.4ms 从半载到满载，电压略微变小，稳定时间大约在0.4ms
五、电路改进
由前文可知，其超调为35.44%，在实际中的器件一般无法承受，故不实用，这里采用软起动方法，其原理是让参考电压从零开始缓慢增加。 其超调几乎没有。
总结
总的来说，设计BUCK闭环调节器，用到的技能还是非常多的，如果能够自己做一遍，收获还是蛮大的，当然博主的能力有限，如果有错误请大家在评论区指出，欢迎大家积极讨论！ 如果有需要，可以下载PSIM的仿真电路。https://download.csdn.net/download/qq_40890957/13194096