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Buck-Boost开关转换器在电源技术中的传递函数分析

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简介:
本研究探讨了Buck-Boost开关转换器在电源技术领域的应用,并对其传递函数进行了深入分析。通过理论建模和实验验证,揭示了其动态特性与控制策略之间的关系。 在电压型控制的Buck-Boost开关电源系统中,开环输出电压由以下公式表示(其中Le、C和R是Buck-Boost转换器小信号等效电路模型中的滤波参数)。根据式(13-50),当输入电压ui为零时,该转换器的控制到输出传递函数可以得到。进一步分析可知,通过式(13-51)得出,此Buck-Boost变换器的控制至输出传递函数包含一个位于右半平面(RHP)的零点1/TL以及两个左半平面(LHP)极点。值得注意的是,这个特殊的右半平面(RHP)零点源于占空比控制下的受控电压源特性中的(1-sTs)项,并且是Boost型电路固有的特点所决定的。

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客服
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  • Buck-Boost
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    本研究探讨了Buck-Boost开关转换器在电源技术领域的应用,并对其传递函数进行了深入分析。通过理论建模和实验验证,揭示了其动态特性与控制策略之间的关系。 在电压型控制的Buck-Boost开关电源系统中,开环输出电压由以下公式表示(其中Le、C和R是Buck-Boost转换器小信号等效电路模型中的滤波参数)。根据式(13-50),当输入电压ui为零时,该转换器的控制到输出传递函数可以得到。进一步分析可知,通过式(13-51)得出,此Buck-Boost变换器的控制至输出传递函数包含一个位于右半平面(RHP)的零点1/TL以及两个左半平面(LHP)极点。值得注意的是,这个特殊的右半平面(RHP)零点源于占空比控制下的受控电压源特性中的(1-sTs)项,并且是Boost型电路固有的特点所决定的。
  • Buck-Boost
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    本文探讨了Buck-Boost变换器的工作原理,并推导其传递函数,为该类电力电子元件在反馈控制中的应用提供了理论基础和分析工具。 以Buck-Boost PWM开关转换器为例,在应用表1中的PWM转换器(CCM模式)规范型电路模型参数后可以得出:当输入电压ui为0时,该转换器的控制到输出传递函数由式(12-33)给出。根据式(12-34),其中出现负号的原因是Buck-Boost转换器的输出电压极性与常规情况相反(图中所示的二极管连接方式与Boost转换器不同)。因此,这种电路也被称为反相电路。由式(12-34)可知,在Buck-Boost转换器控制到输出传递函数中存在一个右半平面(RHP)零点。
  • Buck-Boost PWM DC/DC路构成与控制方法
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    本文探讨了Buck-Boost PWM直流变换器在现代电源技术应用中的核心电路设计及先进的控制策略,深入剖析其工作原理和优化方案。 Buck-Boost升降压式PWM DC/DC转换器是一种单管非隔离式的变换器,其输出电压可以低于或高于输入电压。该类型的电路与常见的Buck和Boost PWM DC/DC转换器使用相同的元器件,包括开关管、二极管、电感和电容等。尽管它们的组成元件相同,但Buck-Boost转换器的独特之处在于它的输出电压方向与输入电压相反,因此也被称作反相型转换器。此外,这种变换器同样采用了PWM控制方式,并且具有两种工作模式:电感电流连续模式和断续模式。
  • Buck-Boost:MATLAB
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    本项目专注于利用MATLAB平台设计与仿真零电压开关(ZVS) Buck-Boost直流变换器,旨在优化其效率及减小开关损耗。 零电压开关(Zero-Voltage Switching, ZVS)降压-升压转换器是一种高效的电力电子变换技术,在电力供应、电池管理系统以及各种电源应用中得到广泛应用。这种转换器设计允许在几乎无损耗的情况下切换开关器件,从而提高了效率并减少了热量产生。MATLAB作为强大的数学和仿真工具,是研究和设计ZVS转换器的理想平台。 利用MATLAB内置的Simulink库可以构建ZVS Buck-Boost转换器模型。理解其工作原理非常重要:通过精确控制MOSFET等开关器件在接近零电压时开启关闭的时间点来减少损耗。这需要复杂的控制电路与拓扑结构,比如谐振电路。 Buck-Boost转换器能够改变输出电压的极性且允许输出高于或低于输入电压。结合ZVS技术不仅保持了高效率特性,在宽广的输入电压范围内还能提供稳定的输出性能。在MATLAB中,可以通过建立包括电感、电容、开关器件和控制器在内的电路模型,并进行仿真以分析转换器的表现。 实施MATLAB仿真的关键点如下: 1. **电路拓扑**:ZVS Buck-Boost转换器通常采用移相全桥或推挽式拓扑结构。使用谐振电路实现零电压切换。 2. **控制策略**:控制器的设计至关重要,常见的有平均电流、峰值电流和平均电压等控制算法,需根据具体应用需求选择合适的方案。 3. **开关器件**:选取适当的MOSFET或IGBT作为开关元件,并考虑其驱动特性和电路设计。 4. **谐振电路**:由电感与电容组成,在切换时储存并释放能量以实现零电压过渡。 5. **仿真参数设置**:设定输入电压、负载电阻及开关频率等参数,评估转换器效率、纹波和动态响应性能。 在MATLAB的Simulink环境中创建模块化模型,将每个组件(如开关、电感、电容、控制器)作为独立子系统,并连接起来。使用S-函数或SimPowerSystems库中的元件可以方便地构建ZVS Buck-Boost转换器模型。仿真结果将以波形图形式展示,用于分析开关损耗、输出电压稳定性及电流波形等关键参数。 MATLAB在设计和分析ZVS Buck-Boost转换器中发挥着重要作用。通过建模与仿真实现电路优化,提升效率并增强可靠性,无需立即进行实际硬件测试即可完成研发工作,从而大大缩短了开发周期。
  • Buck-Boost_Matlab Simulink仿真模型.rar
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    本资源提供了一个基于Matlab Simulink平台的Buck-Boost转换器仿真模型,用于研究和设计开关电源系统,适用于教学与科研。 Buck-Boost变换器_Matlab Simulink开关电源.rar
  • 系统T(s)与闭环Tc(s)应用
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    本研究探讨了电力电子设备中的开环传递函数T(s)和闭环传递函数Tc(s),分析它们对电源性能的影响及其优化方法,以提高系统的稳定性、响应速度及效率。 在研究开关电源性能的过程中,传递函数是核心概念之一。它描述了系统在拉普拉斯域中的行为,并能够用数学模型表达复杂的电路动态特性。 开环传递函数T(s)通常指的是控制回路中从参考输入到输出的传递函数,而不考虑反馈的影响。对于电压型控制的开关电源而言,其开环传递函数基于系统的方框图建立,涵盖了功率开关、电感、电容、负载以及放大器等组成部分。根据各个组件特性和电路结构可以推导出这个表达式。在控制系统理论中,开环传递函数用于分析系统稳定性、稳态误差和瞬态响应指标。 闭环传递函数Tc(s)则考虑了反馈环节对整体的影响。它描述的是输出信号的一部分与参考输入相比较后的差值如何调整系统的性能。通过设计合适的反馈机制,可以优化系统的稳定性和精确度。在开关电源中常用的控制方式包括电压模式和电流模式控制。闭环传递函数能够分析系统对于负载变化及输入电压波动的响应特性。 传递函数通常包含低频段的直流增益以及高频部分的极点与零点信息。其中,直流增益影响着电源输出电压在低频下的稳定性;而极点与零点的位置则决定了系统的瞬态性能特点。例如,右半平面内的零点可能会导致系统不稳定。 掌握开环传递函数T(s)及闭环传递函数Tc(s),是进行开关电源设计和分析的关键工具。它帮助工程师理解不同工作环境下输入信号变化对电源响应的影响,并确保在各种负载条件下保持稳定且精确的输出性能,从而满足工业、通信以及消费电子等领域的需求。
  • BUCK
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    本文章探讨了BUCK电路的工作原理及其控制方法,并详细推导和分析了其传递函数,为理解和设计开关电源提供理论依据。 关于buck电路的传递函数公式及补偿电路设计的原则,有兴趣可以参考相关资料。
  • Buck-Boost路与Buck级联应用
    优质
    本文探讨了Buck-Boost电路和Buck电路在现代电源技术中的级联使用方法及其优势,详细分析了该组合在电压调节和转换效率方面的表现。 将Buck-Boost电路与Buck电路级联组合后,其等效转换与演化过程如图所示。在演化过程中,在两级之间加入阻塞二极管D3以阻止前级对后级的有害回路影响。经过这一系列变化,从最初的电路(a)到最终形式的电路(e),转换器的输出输入电压关系发生了相应的变化。
  • CCM_DCM模式下Boost小信号.pdf
    优质
    本文针对CCM_DCM模式下的Boost变换器进行小信号建模与传递函数分析,旨在深入理解其动态特性及控制策略优化。 张兴柱博士推导了Boost变换器的小信号传递函数过程。
  • 压双象限Buck-Boost路拓扑应用与
    优质
    本文深入探讨了电压双象限Buck-Boost电路拓扑在现代电源技术领域的应用及其优势,并进行了详细的性能分析。 在传统全桥电路的基础上研究新的单象限电路以拓宽现有电路拓扑的应用领域。本段落介绍了电压双象限Buck、Boost以及Buck/Boost电路,并分析了它们的开关器件关断和开通情况。 DC/DC变换器不改变电能形式,只调整直流电参数,在工业和实验室中广泛应用,因其成本低、重量轻且可靠性高及结构简单。单象限直流电压变换器的特点是输出电压平均值Uo随占空比D的变化而变化,但无论D为何值,Uo的极性保持不变。这适用于需要调整电压的应用场合如直流开关稳压电源等。然而,在使用负载为直流电动机的调速系统中,这种特性可能无法满足需求。