DC/DC:闭环控制的升降压(Buck-Boost)变换电路设计及实验仿真

升降压(Buck-Boost)直流变换电路是通过调节开关管占空比的大小,占空比越小,输出电压越小;占空比越大,输出电压越大。通过这种方式可以实现输出电压Uo高于输入电压Us,既起到电路升压作用;也可以实现输出电压Uo低于输入电压Us,既起到降压作用。

功率电路:将Buck变换电路与Boost变换电路二者的拓扑结构组合在一起,去掉Buck电路中的无源开关和Boost中的有源开关,便构成了一种新的变换电路拓扑结构——升降压(Buck-Boost)直流变换电路。它由电压源Us、电流转换器、电压负载组成,其中,中间部分含有一级电感储能电流转换器。Buck-Boost直流变换电路是一种输出电压既可以高于也可以低于输入电压的单管非隔离直流变换电路;它与前两篇文章介绍的降压(Buck)、升压(Boost)电路有着很大不同,既:输出电压Uo的极性和输入电压Us的极性是相反的,输出电流和输入电流都是脉动的,但由于有滤波电容的存在,负载电流又是连续的。

控制电路:设定期望输出电压值U_ref,期望输出电压值U_ref与实际电压值U_o做差,得到当前控制误差U_eer,控制误差U_eer经过PI控制器运算处理后得到控制量Uc1,控制量Uc1经过上下限限幅后得到当前控制量Uc,Uc与锯齿波Sw比较得到当前的PWM脉冲。当Buck-Boost变换器输入或负载发生变换时,会导致当前输出电压U_o发生变化,反馈控制电路将自动产生新的控制量U_c,经过与锯齿波Sw比较后,获得新的占空比的PWM脉冲,从而调整主电路快速恢复到期望输出电压值。

控制电路:设定期望输出电压值U_ref,期望输出电压值U_ref与实际电压值U_o做差,得到当前控制误差U_eer,控制误差U_eer经过PI控制器运算处理后得到控制量Uc1,控制量Uc1经过上下限限幅后得到当前控制量Uc,Uc与锯齿波Sw比较得到当前的PWM脉冲。当Buck-Boost变换器输入或负载发生变换时,会导致当前输出电压U_o发生变化,反馈控制电路将自动产生新的控制量U_c,经过与锯齿波Sw比较后,获得新的占空比的PWM脉冲,从而调整主电路快速恢复到期望输出电压值。

实验仿真:

技术指标:设计一个输入为20V-60V,输出为40V的非隔离Buck-Boost变换直流电压电源,并利用PI控制器构建电压单环反馈变换电路

根据电路原理图搭建仿真电路图

见仿真程序

实验结果

1.输入直流电压20V,输出直流电压40V(升压作用)

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2.输入直流电压60V,输出直流电压40V(降压作用)

 

仿真程序获取:

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