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化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]BOOST电路
设计
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与仿真目录TOC\o"1-3"\h\z\uBoost变换器性能指标:输入电压：标准直流电压Vin=48V输出电压：直流电压Vo=220V参考电压Vref=5V输出功率：Pout=5Kw输出电压纹波：Vpp=Vm=4V电流纹波：开关频率：fs=100kHz相位裕度：60幅值裕度：10dB一.Boost主电路设计：占空比D计算根据Boost变换器输入输出电压之间的关系求出占空比D的变化范围。D=UO-UinmaxUO=0.782临界电感L计算Lc=DVo1-D22fsio=1.8μH选取L>Lc，在此选L=4uH临界电容C计算（取纹波Vpp<）C=IODfsVPP=22.7×0.782100000×2.2=80.6μF选取C>Cc，在此选C=100uF输出电阻阻值R=UI=U×UP=9.68Boost主电路传递函数Gvd（s）占空比d（t）到输出电压Vo（t）的传递函数为：Gvds=1-DV(1-LS（1-D)2R)LCs2+sLR+(1-D)2Gvds=47.96*1-8.7×10-6s4×10-10s2+4.13×10-7s+0.048二.Boost变换器开环
分析
定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析
PSIM仿真电压仿真波形如下图电压稳定时间大约毫秒，稳定在220V左右电压稳定后的纹波如下图电压稳定后的纹波大约为电流仿真波形如下图电流稳定时间大约2毫秒，稳定在22A左右电流稳定后的纹波如下图Matlab仿真频域特性设定参考电压为5V，则Hs=5220=144，Gms=1Vm=14系统的开环传递函数为Tos=GvdsGcsHsGms,其中Hs=1，Gcs=1由上图可得，Gvd(s)的低频增益为-60dB，截止频率fc=196KHz，相位裕度，相位裕度过小，高频段是-20dB/dec。系统不稳定，需要加控制电路调整。1、开环传递函数在低频段的增益较小，会导致较大的稳态误差2、中频段的剪切频率较小会影响系统的响应速度，使调节时间较大。剪切频率较大则会降低高频抗干扰能力。3、相角裕度太小会影响系统的稳定性，使单位阶跃响应的超调量较大。4、高频段是-20dB/dec,抗干扰能力差。将Hs=5220=144，Gms=1Vm=14代到未加补偿器的开环传递函数中。则Gos=GvdsGcsHsGms,其中Gcs=1未加补偿器的开环传递函数如图三.Boost闭环控制设计闭环控制原理输出电压采样与电压基准送到误差放大器，其输出经过一定的补偿后与PWM调制后控制开关管Q的通断，控制输出电压的稳定，同时还有具有一定的抑制输入和负载扰动的能力。令PWM的载波幅值等于4，则开环传递函数为F（s）=Gvd(s)*H(s)*Gc(s)补偿网络的设计（使用SISOTOOL确定参数）原始系统主要问题是相位裕度太低、穿越频率太低。改进的思路是在远低于穿越频率fc处，给补偿网络增加一个零点fZ，开环传递函数就会产生足够的超前相移，保证系统有足够的裕量；在大于零点频率的附近增加一个极点fP，并且为了克服稳态误差大的缺点，可以加入倒置零点fL，为此可以采用如图4所示的PID补偿网络。根据电路写出的PID补偿网络的传递函数为：GCs=Gcm(1+Swz)(1+wls)(1+swp)式中：Gcm=-RfRiz+Rip，wz=1RizCi，wl=1RfCf，wp=Riz+RipRizRipCi在此我们通过使用Matlab中SISOTOOL工具来设计调节器参数,可得:零点频率fz=1.53KHz极点频率fp=805KHz倒置零点频率fl=600Hz直流增益Gcm=0.2784首先确定PID调节器的参数，按设计要求拖动添加零点与极点，所得参数如图加入PID之后，低频段的增益抬高，稳态误差减小，如图闭环阶跃响应曲线如下图幅值裕度为：GM=，相角裕度：PM=°，截止频率：fc=10KHz高频段f>fp，补偿后的系统回路增益在fc处提升至0dB，且以-40dB/dec的斜率下降，能够有效地抑制高频干扰。计算补偿网络的参数由sisotool得到补偿网络的传递函数为：GCs=2784.7×(1+0.0001s)(1+0.00027s)s(1+2×10-7s)由前面可有补偿网络的传递函数为：GCs=Gcm(1+Swz)(1+wls)(1+swp)对比两式可得，假设补偿网络中Ci=1μF依据前面的方法计算后，选用Rz=270，Rp=，Rf=，Cf=。四．修正后电路PSIM仿真（1）额定输入电压，额定负载下的仿真电压响应如下图电压稳定时间大约为2毫秒，稳定值为220V，超调量有所减少，峰值电压减小到了260V.稳定后的电压纹波如下图（电压纹波大约为）电流纹波如下（电流纹波大约为）验证扰动psim图（2）额定输入电压下，负载阶跃变化0-3KW-5KW-3KW电压响应曲线如下图电压调节时间大约1ms，纹波不变大约为。由此可见，输出电压对负载变化的反应速度很快且输出电压稳定。电流响应曲线如下图（3）负载不变（3KW），输入电压阶跃变化48-36V输入电压从48V变到36V时的电压响应如下图输出电压的局部放大图像如下图由上图可知，输出电压调节时间大约为1ms，而且稳压效果好。五．设计体会通过BOOST变换器的设计，可以看出闭环控制的稳压及抑制干扰的作用。在设计补偿电路可用sisotool电路特性进行修正，从而得到较为理想的幅值裕度、相角裕度和闭环阶跃响应，从而提高PID的调节性能。
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