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基于Simplorer的BUCK电路的PID设计

---基于Simplorer的BUCK电路的PID设计

院系:自动化学院

业:电气工程及其自动化专

姓名:

学号:

指导教师:

完成时间:2011

目录

1、实验目的........................................22、实验要

求........................................23、实验原

理........................................2

3.1BUCK电路原理................................2

3.2PID控制.....................................34、系统参数设

计....................................45、系统建模与仿

真..................................4

5.1基本工作原理.................................4

5.2仿真结果.....................................56.实验总

结.........................................6

6.1实验中遇到的问题及其解决方法.................6

6.2实验感想....................................67、致

谢...........................................78、参考文
献........................................79、附件(实验三,六仿真与分

析).....................7

实验3:Three-PhaseRectiferwithResister/Inductive

Load............................................7

实验4:HysteresisCurrent-ControlledDCMotor

Start-Up.......................................10

实验5:CurrentandSpeedControlledDCMotor....14

实验6:UsingVHDL-AMSComponentsforModeling...15

1

1、实验目的

对BUCK电路进行参数设计，并运用Simplorer7.0进行仿真。2、实验要求

?Ui=30v,Uo=10v,Io=1A,fs=10kHz

?稳态误差100mV，系统超调0.3V

3、实验原理

3.1BUCK电路原理

BUCK电路是直流斩波电路的一种，其基本功能是将直流电转化为另一固定电压

或可调电压的直流电，也称为直接直流-直流变换器(DC/DCConverter)。

下图为BUCK电路的原理图:

BUCK电路原理图

在BUCK电路中，负载电压的平均值为:
Uo=ton/(ton+toff)E=ton/T=αE(其中，ton为V处于通态的时

间;toff为V处于断态的时间;T为开关时间;α为导通占空比)。

由上式可知，输出负载的电压的平均值Uo最大为E，若减小占空比α，则Uo

随之减少，因此将该电路称为降压斩波电路。

从电路可以看出，电感L和电容C组成低通滤波器，此滤波器设计的原则是使

电源的直流分量可以通过，而抑制其谐波分量通过;电容上输出电压Uc(t)就是电

源的直流分量再附加微小纹波Ur(t)。确定L、C、R参数，是电路设计关键。

通过控制BJT1的通断，来调节占空比，并能够影响R两端的输出电压。当导

通时，即等效开关接在N1上，D1断开，电流通过L、R，电感电流增加，

2

电感储能;而当开关S置于N2位时，D1导通，L相当于电源电感，电流减小，

电感释能。如果L过小，可能出现负载电流断续的情况。

等效电路模型

周期内电容充电电荷高于放电电荷时，电容电压升高，导致后面周期内充电电

荷减小、放电电荷增加，使电容电压上升速度减慢，这种过程的延续直至达到充放

电平衡，此时电压维持不变;反之，如果一个周期内放电电荷高于充电电荷，将导

致后面周期内充电电荷增加、放电电荷减小，使电容电压下降速度减慢，这种过程

的延续直至达到充放电平衡，最终维持电压不变。这种过程是电容上电压调整的过

渡过程，在电路稳态工作时，电路达到稳定平衡，电容上充放电也达到平衡。

3.2PID控制
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制