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《boost電路設(shè)計與仿真》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、目錄一.Boost主電路設(shè)計：21.1占空比D計算21.2臨界電感1_計算21.3臨界電容C計算（取紋波Vpp<2.2V）21.4輸出電阻阻值2二.Boost變換器開環(huán)分析32.1PSIM仿真32.2Matlab仿真頻域特性5三.Boost閉環(huán)控制設(shè)計63.1閉環(huán)控制原理63.2補償網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計（使用SISOTOOL確定參數(shù)）73.3計算補償網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)8四.修正后電路PSIM仿真9五.設(shè)計體會13Boost變換器性能指標:輸入電壓：標準直流電壓Vin=48V輸出電壓：直流電壓Vo=220V參考電壓Vref=5
2、V輸出功率：Pout=5Kw輸出電壓紋波：Vpp=2.2VVm=4V電流紋波：0.25A丌關(guān)頻率：fs=100kHz和位裕度：60幅值裕度：10dB一.Boost主電路設(shè)計：1.1占空比D計算根據(jù)Boost變換器輸入輸出電壓之間的關(guān)系求出占空比D的變化范圍。u0-uinmaxu=—=U./ozUq1.2臨界電感L計算Wo選取L〉Lc,在此選L=4uH1.3臨界電容C計算（取紋波Vpp<2.2V）=80.6/zF。_I0D_22.7x0.782C=fsvpp=100000x2.2選取C>Cc,在此選C=100
3、uF1.4輸出電阻阻值UxU9.68Boost主電路傳遞函數(shù)Gvd(s)占空比d(t)到輸出電IEVo(t)的傳遞函數(shù)為:LS=47.96*LCs2+sQ)+(1-￡>)2(1-8.7x10-6s)4x10—10s2+4.13x10—7s+0.048.Boost變換器開環(huán)分析2.1PSIM仿真電壓穩(wěn)定吋間人約1.5毫秒，穩(wěn)定在220V左石電壓穩(wěn)定后的紋波如TW電壓穩(wěn)定后的紋波大約為2.2V電流仿真波形如下圖電流穩(wěn)定吋間大約2毫秒，穩(wěn)定在22A左厶電流穩(wěn)定后的紋波如下圖2.2Matlab仿真頻域特性c1ii沒
4、定參考電壓為5V,則H(S)=三=心⑷系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為:GO)二Gvrf(s)Gc(s)H(s)Gm(s),其中H(s)=1，Gc(s)=1o36L1(oG.M.:履1dB一Freq:2.67e+003Hz..lUnstableloopooooooo8765432(gp)epn-lBezooo345101010Frequency(Hz)531050272218(ra9F>)9SBMQ.359n106巾上圖可得，Gvd(s)的低頻增益為-60dB,截止頻率fc=196KHz,相位裕度-84.4，相位裕度過
5、小，高頻段是-20dB/dec。系統(tǒng)不穩(wěn)定，需要加控制電路調(diào)整。1、開環(huán)傳遞函數(shù)在低頻段的增益較小，會導(dǎo)致較大的穩(wěn)態(tài)誤差2、屮頻段的剪切頻率較小會影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度，使調(diào)節(jié)時間較大。剪切頻率較大則會降低高頻抗干擾能力。3、相角裕度太小會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量較大。4、商頻段是-20dB/dec,抗干擾能力差。^H(s)=Cm(s)=+=i代到未加補償器的幵環(huán)傳遞函數(shù)中。則60(幻=其巾Gc(s)=1未加補償器的開環(huán)傳遞函數(shù)如圖L1(OPP00--Lpe40ooo.54363020ooooo
6、O11234■■■一mp)opnluecs531702522(Bap>(pseqd8035903050Frequency(Hz)三.Boost閉環(huán)控制設(shè)計3.1閉環(huán)控制原理uAJO>5"I°c,5R1H(s)輸出電壓釆樣與電壓基準送到誤差放大器，其輸岀經(jīng)過一定的補償后與PWM調(diào)制U校制開關(guān)管Q的通斷，控制輸出電壓的穩(wěn)定，同吋還有具有一定的抑制輸入和負載擾動的能力。令PWM的載波幅值等于4，則開環(huán)傳遞函數(shù)為F(s)=Gvd(s)*H(s)*Gc(s)3.2補償網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(使用SISOTOOL確定參數(shù))原始系統(tǒng)
7、主耍M題是相位裕度太低、穿越頻率太低。改進的思路是在遠低于穿越頻率fc處，給補償網(wǎng)絡(luò)培加一個零點fz，開環(huán)傳遞函數(shù)就會產(chǎn)生足夠的超前相移，保證系統(tǒng)有足夠的裕量；在大于零點頻率的附近增加一個極點fP,并且為了克服穩(wěn)態(tài)誤差大的缺點，可以加入倒置零點fL，為此可以采用如圖4所示的PID補償網(wǎng)絡(luò)。RfCf根據(jù)電路寫出的PID補償網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為:式中：GcmRf^c（s）—GcmC1+忐）（1+孕）（1+云）RizCiWiRfCf在此我們通過使用Matlab中SISOTOOL工具來設(shè)計調(diào)，器參數(shù)，可得:TypeLo
8、cationDampingFreque...RealZero?9.61e+0."Li1.53e+OO3RealPole?5.06e+0",i8.05e+005RealZero-3.77e+0...i600Integrator0-i0Pole/ZeroDynamicsEditSelectedDynamicsSelectasinglerowtoedit?零點頻率/z=1.53KHZ極點頻率=80SKHZ倒置零點頻率廣
