基于matlab的反激電路設(shè)計(jì)

1、現(xiàn)代電源技術(shù)基于反激變換器的手機(jī)充電器內(nèi)部簡單電路設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué)院:專業(yè)名稱:學(xué)生姓名:班級:指導(dǎo)教師:時(shí)間:在學(xué)習(xí)課程現(xiàn)代電源技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡單的開關(guān)電源電路，實(shí)現(xiàn)將220V,50Hz的交流市電輸入變換為輸出電壓為5V、輸出電流為2A的直流電。該電路包括整流部分、反激變換器和反饋控制部分。整流部分采用不控單相橋式電路以及濾波電容，實(shí)現(xiàn)將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?00V的直流電。 反激變換器實(shí)現(xiàn)了將200V直流電轉(zhuǎn)變?yōu)?V的直流電輸出。在反饋控制部分，通過交流小信號模型得到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)傳遞函數(shù)以及環(huán)增益T.得到系統(tǒng)的穩(wěn)定性不好。在忽略右邊平面零點(diǎn)的條件下對系統(tǒng)進(jìn)行滯后-超前校正，改善系統(tǒng)性能。最后通過

2、Matlab對系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真驗(yàn)證，論證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程的可行性和正確性，和反饋控制器對系統(tǒng)性能的改善作用。最終得到輸出直流電壓5V,紋波65mV的結(jié)果，基本完成設(shè)計(jì)任務(wù)。關(guān)鍵詞：開關(guān)電源反激變換器滯后-超前校正Matlab仿真第一章緒論21.1研究背景21.2反激變換器及其工作原理21.3單相橋式整流電路工作原理41.4變換器組成5第二章變換器主電路設(shè)計(jì)6 62.1設(shè)計(jì)指標(biāo)6 62.2整流電路設(shè)計(jì)6 62.3反激電路設(shè)計(jì)62.3.1負(fù)載設(shè)計(jì)6 62.3.2電容設(shè)計(jì)6 62.3.3變壓器設(shè)計(jì)72.3.4電力電子器件的選取102.4本章小結(jié)10第三章反饋控制器設(shè)計(jì)113.1反激變換器交流等效模型分

3、析113.2反激變換器傳遞函數(shù)分析153.2.1輸入電壓到輸出電壓的傳遞函數(shù)GK，)153.2.2占空比到輸出電壓的傳遞函數(shù)G“(s)16163.3反饋控制器設(shè)計(jì)173.4本章小結(jié)22第四章MatlabMatlab仿真驗(yàn)證4.1開環(huán)系統(tǒng)電路仿真234.2閉環(huán)系統(tǒng)電路仿真244.3不同輸入電壓下閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)的比較254.3.1.輸入電壓幅值為280V閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)的比較254.3.2輸入電壓幅值為340V閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)的比較274.3.3不同輸入電壓下閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)的比較284.4本章小結(jié)28第五章結(jié)論2329第一章緒論1.11.1研究背景近年來， 隨著對開關(guān)電

4、源研究的不斷加深， 開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展迅猛， 應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。20世紀(jì)80年代，國內(nèi)高頻開關(guān)電源，只在及少數(shù)設(shè)備上使用，現(xiàn)在許多領(lǐng)域，特別是在高薪技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外，開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源，節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。這樣一來，就使得具有眾多優(yōu)點(diǎn)的開關(guān)電源更顯重要了。因此，開關(guān)電源在計(jì)算機(jī)、通信、航海、航天、儀器儀表、傳感器、家用電器等方面得到了越來越多的廣泛使用，發(fā)揮了不可取代的巨大作用，同時(shí)也大大地促進(jìn)了開關(guān)電源的發(fā)展。隨著科技的進(jìn)步，通訊技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)已經(jīng)成為我們H常生活中必不可少的一部分。而手機(jī)電源充電器的電源變換部分正是應(yīng)用

5、了開關(guān)電源技術(shù)， 將220V/50Hz的市電通過整流和斬波，變?yōu)殡妷狠^低的5V直流電，從而滿足手機(jī)充電的需求，并且使得用戶使用的安全性大大提高。1.21.2反激變換器及其工作原理Flyback變換器屬于隔離型開關(guān)電源，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如下所示。反激電路可以工作在電感電流斷續(xù)（DCM）和電感電流連續(xù)（CCM）兩種模式。電路的工作原理為：開關(guān)管S開通后，其變換器模型如圖2所示。二極管D處于斷態(tài)，變壓器繞組叱的電流線性增長，電感儲能增加，此時(shí)電感電壓匕、電容電流1、直流電源的電流乙分別為乙=4.Vlc=lc=RRI=/I=/8（MJ若變換器工作于電流連續(xù)模式，根據(jù)小擾動(dòng)近似原理，磁化電流，和電容電壓（輸

6、出電壓）y近似為宜流分量入丫,VI IrR R圖1-21-2反激電路開關(guān)管導(dǎo)通狀態(tài)開關(guān)管S關(guān)斷時(shí)，繞組叱的電流被切斷，變壓器中的磁場能量通過繞組嗎和D1向輸出端釋放。同樣地，若變換器工作于電流連續(xù)模式，根據(jù)小擾動(dòng)近似原理，磁化電流i和電容電壓（輸出電壓）了近似為直流分量/、v,則此時(shí)電感電壓匕、電容電流左、直流電源的電流）分別為(13)圖1-31-3反激電路開關(guān)管關(guān)斷狀態(tài)連續(xù)導(dǎo)通模式下，對于初級磁化電感應(yīng)用伏秒平衡原理，對于輸出電容C應(yīng)用安秒平衡原理，有(vJ=DV+Df()=0nVIV=D(-)+D(-)=0(14)則可得變換器的變換率加（）為M(D)=/=?/口VO1-D(1.5)以及/=

7、叱D，R【a(1.6)1.31.3單相橋式整流電路工作原理單相橋式整流電路由四個(gè)二極管組成兩個(gè)橋臂，在交流電壓值大于零時(shí)，R和僅導(dǎo)通，N 和2截止：輸入交流電壓小于零時(shí)，.和2截止，2和2導(dǎo)通，使得負(fù)載兩端的電壓值總是大于零，流過負(fù)載的電流也總是一個(gè)方向。輸出電壓和輸入電壓之間的關(guān)系為UQ=V2sillcotd(69f)產(chǎn)Jo在整流橋輸出端加濾波電容，可以減小電壓的紋波，改善整流效果。1.41.4變換器組成本設(shè)計(jì)使用反激變換器，實(shí)現(xiàn)將220/50HZ的交流電轉(zhuǎn)換為5V/2A的直流電輸出，變換器分為三部分：整流部分、斬波部分以及反饋控制部分。(1.7)圖1T1T單相橋式整流電路拓?fù)鋱D第二章變換器

8、主電路設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)指標(biāo)本設(shè)計(jì)的目的是將220/50HZ的交流電轉(zhuǎn)換為5V/2A的直流電輸出。 要求反激變換器I：作在電流連續(xù)模式，磁化電感電流的紋波為其直流分量的20%,輸出電壓的紋波為50mv。反激變換器的開關(guān)頻率為lOOKHz,占空比穩(wěn)態(tài)值為D=0.4o變換器的主電路分為整流電路和反激變換電路兩部分。2.2整流電路設(shè)計(jì)整流電路由四個(gè)電力二極管組成的橋式整流電路和濾波電容構(gòu)成， 電路圖如圖1-4所示。整流橋中四個(gè)電力二極管兩端所加正向電壓最大值為輸入的峰值電壓：V2(72=220A/2所加反向電壓最大值也為311V,取兩倍電壓裕量，所選的電力二極管為1N4005,其最大可重復(fù)峰值反向電壓為

9、600V,最大均方根電壓為420Vo整流電路輸出電壓值為U=0.9U,=198V=200Vs-2.3反激電路設(shè)計(jì)231231負(fù)載設(shè)計(jì)根據(jù)輸出的指標(biāo)要求，可得負(fù)載電阻為/?=2.5。I2232232電容設(shè)計(jì)根據(jù)小信號擾動(dòng)原理，忽略擾動(dòng)信號，則一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)通過電容的電流和電容兩端的電壓的波形分別如圖2-1、圖2-2所示。則在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)有又由于A/C%=.c必dt(2.1)/r)T(2.2)因此有IDTCJ=80/zF2m圖2 2 2 2輸出電容電壓波形233233變壓器設(shè)計(jì)整流電路輸出的200V的直流電壓為反激變換器的輸入電壓。 滿載時(shí)輸出電壓為5V,2Ac開關(guān)管的頻為lOOKHz,并且反激變

10、換器工作在電流連續(xù)模式，通過磁化電流的最大擾動(dòng)值為磁化電流直流分最的20%,穩(wěn)態(tài)時(shí)占空比為0.4。通過磁化電感的電流和磁化電感兩端電壓波形如圖2-3、圖2-4所示。變壓器一次側(cè)、二次側(cè)電流波形分別如圖2-5、圖2 6所示。根據(jù)變換器輸入和輸出的關(guān)系，以及D=0.4,可得變壓器的變比為/=0.0375UeD80A由電容充電平衡原理，可解得變換器磁環(huán)電流的直流分量為L.=/?=0.1254OR因此，磁化電流的紋波值為Q=/“*20%=0.025A磁化電流的最大值為因此，磁化電感值為UDTSLK1=32mH2加必圖2-32-3磁化電流波形圖2T2T磁化電感電壓波形圖2 2 5 5變壓器一次側(cè)電流波形

11、初級繞組線圈的有效值為，A=也小扣;）=0.07964次級繞組的電流有效值為A=您爆%（行力=/。（片+%）=0003664總的繞組電流有效值為7=+-=0.17724H H假設(shè)電路工作在室溫下，銅導(dǎo)線繞組，其電導(dǎo)率為P=1.724*10C cm,磁芯的最大磁通密度設(shè)為厚乂、=0.257,繞組銅損的最大值為Pc=0.1W,則所選磁芯應(yīng)滿足nJI-nJI-I I2 2長-.=o00066477Ko-Kn n0MAXttPaiMAX0MAXttPaiMAX選擇EE19型磁芯可以滿足上述不等式，其Kg=0.00081,相應(yīng)的幾何參數(shù)為,A=0.23。/,%=0.22cm2,At=1250”H/N2J

12、.=3.94cm。變壓器初級繞組匝數(shù)為因此，次級側(cè)繞組的匝數(shù)為圖2-62-6變壓器二次側(cè)電流波形1=Ly，W.WAX*104=77.3=nn.=2.89-1取整，再根據(jù)其比例關(guān)系，得1=80,%=3為了使一次側(cè)、二次側(cè)繞組間有充分的的隔離空間，設(shè)計(jì)填充因數(shù)Ku=0.3.則線徑的選擇為KW41二=8.25*1。-4卅勺4,4母4=2.2*10%/氣隙長度為I=a*106=310*3.2.*(0.15)*06=0002k砌8n。方*0.23至此，變壓器參數(shù)設(shè)置完畢。需要說明的是，以上的設(shè)計(jì)沒有考慮磁芯損耗和由于接近效應(yīng)引起的損耗。234234電力電子器件的選取MOSFET兩端最大電壓為200V,通

13、過的最大電流為0.15A,選擇兩倍電壓裕量。因此選擇MOSFET型號為IRF720,400V/33A。電力二極管兩端所加最大正向電壓為7.5V,最大反向電壓為5V。選擇二極管型號為1N4148,最大重復(fù)峰值電壓UmaxlOOV,最大連續(xù)反向電壓Umu75V,正常正向電流IH50111A,最大正向電流Iiiiax500iiiAo2.4本章小結(jié)本章明確了整個(gè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)指標(biāo)， 并在此基礎(chǔ)上完成了整流電路的設(shè)計(jì)和反激變換器主電路的設(shè)計(jì)以及這兩部分電路中相關(guān)元器件的選取。整流電路設(shè)計(jì)采用的是單相橋式整流電路，并在整流輸出加一個(gè)大的容進(jìn)行濾波。反激變換器的設(shè)計(jì)包含變壓器的設(shè)計(jì)，通過紋波要求計(jì)算電感和電容的

14、大小，以及選取開關(guān)管MOSFET和電力二極管。第三章反饋控制器設(shè)計(jì)反激變換器的輸出通常是輸入電壓、開關(guān)管占空比等物理量的函數(shù)，而輸入電壓和占空比的擾動(dòng)都會造成輸出電壓的不穩(wěn)定。因此，完整的變換器通常還包括反饋控制電路，以此來抑制輸入電壓和占空比有變化時(shí)輸出電壓的波動(dòng)。本章將通過分析反激變換器的動(dòng)態(tài)電路來得到該變換器的交流小型號模型，進(jìn)而得到變換器處于動(dòng)態(tài)時(shí)輸入電壓和占空比到輸出電壓的傳遞函數(shù)。之后，通過對系統(tǒng)的環(huán)增益的幅頻特性和相頻特性進(jìn)行分析，根據(jù)系統(tǒng)的指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)反饋控制器對系統(tǒng)特性進(jìn)行補(bǔ)償和校正。3.13.1反激變換器交流等效模型分析前面已經(jīng)得到反激變換器電容電流和電感電壓的表達(dá)式。在

15、處于動(dòng)態(tài)時(shí)，用電感電壓和電容電流的平均值來代替匕（）和W）。因此，在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),得到的電感電壓和電容電流的表達(dá)式可以轉(zhuǎn)換為(3.1)TsTs乙。=（嘰開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感電壓和電容電流的表達(dá)式可以轉(zhuǎn)換為4=或以，（嘰（嘰在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，電感電壓的平均值為4（嘰=./以為=一dg（口因此有(3.5)之前IIII/(0。(明n/O=o由此可得在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)(3.2)1313(3.3)(3.4)&（，）=4）（嘰假設(shè)變換器在穩(wěn)態(tài)或者靜態(tài)時(shí)的控制信號占空比為d（t尸D,且靜態(tài)輸入電壓為匕（/）=匕，經(jīng)過一段時(shí)間周期后，電感電流（，必、電容電壓，（，必和輸入電流小將達(dá)到相應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值，即v=V

16、OK人之DR/.=D/在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)（V,I）處，構(gòu)造一個(gè)小信號交流模型，假設(shè)輸入電壓（/）和占空比d（t）的低頻平均值分別等于匕、D加上一個(gè)幅值很小的交流變量*）、2（，），因此MS、=9+匕(/)d(t)=D+d(t)與上式的輸入信號相對應(yīng)，電感電流平均值、電容電壓平均值和輸入電流平均值分別等于其穩(wěn)態(tài)值加上一個(gè)幅值很小的交流分顯，即=1+2）仙兒=+（，）（3.9）0=1*8其中，各交流分量的幅值均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于直流穩(wěn)態(tài)值?；诖耍蓪?shí)現(xiàn)對非線性方程組（3.5）、（3.6）的線性化。將式（3.8）和（3.（9）式（3.5）中，有L=（。+1）（匕+論）一-（。一孔道V+m）力（3.10）同理可得C

17、竺抖,，（惦嘰_嚕(3.6)(3.7)(3.8)L檔+軍)=DV+J匕+小碗_(Low一迎v+W沙_YiLLL)dtdtnnnn(311)電路處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，有L.=DV-D1VA/dtsn忽略掉二階交流分量，則有L=Dv(t)+匕+如V 3Of+J(/)V+1V 3dtnnnn(3.13)(312)(3.14)可得一個(gè)含電感的平均小信號交流模型回路如圖所示。Id(t)Di(t)v(r)c=1圖3-23-2輸出回路的交流小信號等效電路圖(3.15)將圖3-1、 圖3-2和圖3-3按照受控電壓源和受控電流源與控制點(diǎn)信號的比例關(guān)系進(jìn)行“耦合”可得到反激變換器的電壓/電流源模型的交流小信號組合電路模型。

18、然后用電壓器代替受控源可得到反激變換器的理想直流變壓器交流小信號組合電路模型。4(/)=/J(r)+D/(r)圖3 3 3 3輸入回路的交流小信號等效模型簿+_。曲）圖3-53-5反激電路交流小信號組合電路模型（理想直流變壓器模型）3.23.2反激變換器傳遞函數(shù)分析上一節(jié)已經(jīng)得到反激變換器的交流小信號等效模型，這一節(jié)將在此基礎(chǔ)上將該模型轉(zhuǎn)化到復(fù)頻域中，進(jìn)而分析反激變換器中輸入電壓到輸出電壓的傳遞函數(shù)G,(s)和占空比到輸出電壓的傳遞函數(shù)G“(s)。并且有(3.15)(316)321321輸入電壓到輸出電壓的傳遞函數(shù)4當(dāng)2(s)=0時(shí)，反激變換器復(fù)頻域等效模型如圖3-7所示。反激變換器的交流小信

19、號等效模型的復(fù)頻域形式如圖3-6所示。(0d(s)322322占空比到輸出電壓的傳遞函數(shù)當(dāng)D(S)=OD(S)=O時(shí)，反激變換器復(fù)頻域等效模型如圖3-93-9所示。圖3 3 9 9匕(S)=o(S)=o時(shí)，反激變換器復(fù)頻域等效模型將等效模型中的各量均折算到輸出回路，可得到簡化電路。圖3 3 1 1。匕(S)=o(S)=o時(shí)，反激變換罌等效模型簡化電路3.33.3反饋控制器設(shè)計(jì)在反激變換器中，輸出電壓W)是輸入電壓匕、占空比4。)和負(fù)載電流調(diào)的函數(shù)，輸出電壓可以表示為這三個(gè)變量的線性組合WS)=G(S)2(S)+Grs(S)vs(S)-(S)(3.19)其中r9JS)|5d(3)-3%(s尸。d

20、(S):=。r心_3)一0?八13$尸。7心_土|乙V一匕(5)=0l lload)d(S)=Oload)d(S)=O(3.20)式(3.20)中的三個(gè)表達(dá)式分別為控制輸入輸出傳遞函數(shù)、給定輸入輸出傳遞函數(shù)和輸出阻抗。在DC/DC變換器中，通常要求輸出電壓為常數(shù)y(f)=V,但是輸入電壓匕(t)和負(fù)載電流i,海中有擾動(dòng)。因此，必須在變換器中引入反饋，以穩(wěn)定輸出電壓。反饋控制環(huán)的結(jié)構(gòu)如圖3-11所示。反饋環(huán)控制可以減小匕(S)和i/“(S)對輸出電壓1守)的影響。和前面一樣，在系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)時(shí)，有,%(，)=%+%(/)匕。)=匕+巧)(3.21)將數(shù)據(jù)代入(3.17)和(3.18),可得G-=0

21、025；一F4*1042*10s可得uG“*M+y)(3.18)Gv/=20.831+105S24*104+2*10s則有AAG/G/VHMGvg?ZoMV=，1+HGJVM+VG1+HG/VM-1+”C設(shè)環(huán)增益7=G,Gd/%,可得p,yj“，(3.23)較大，從而使得輸出電壓U(f)refH1+T*1+7+7主要受參考電壓影響，而基本與輸入電壓心和輸出電流心d無關(guān)。在本設(shè)計(jì)中，設(shè)定反饋控制電路中各參數(shù)為：H(S尸0.5,囁/=2.5丫，匕=2丫?？傻铆h(huán)增益為i-AT=HGG./匕，=5.2075*G(3.24)1+-4*1042*108可以看到，環(huán)增益T有一個(gè)左半平面的的零點(diǎn)0=105(a

22、d/c,則會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。對于這種現(xiàn)象通常有兩種解決方案：設(shè)置反激變換器工作在電流斷續(xù)或是臨界連續(xù)狀態(tài)：在電流連續(xù)模式下通過校正將零點(diǎn)設(shè)置到高頻區(qū)，使其增益減小，抑制其作用。本設(shè)計(jì)中采用在電流連續(xù)模式下通過校正將零點(diǎn)設(shè)置到高頻區(qū)的方案。若零點(diǎn)處于高頻區(qū)，那么在低頻區(qū)它的作用是可以忽略的，因此，在后面的設(shè)計(jì)中，將會忽略掉該零點(diǎn)的影響。忽略掉零點(diǎn)后，在低頻區(qū)未補(bǔ)償?shù)沫h(huán)增益為，產(chǎn)5.2075*“5S-1+4*10-2*10s(3.25)其bode圖的幅頻特性和相頻特性如圖3-12所示。因此可以設(shè)定合適的T值很小，3I圖3-123-12環(huán)增益TuTu的幅頻特性和相頻特性曲線feud環(huán)增益(未

23、校104105106Prequency(racE)Prequency(racE)200-20406mp200-20406mp言B B旨S S很容易可以得到環(huán)增益如的截止頻率為嫁=35.023K(iad/s),其相角裕度為為=9.76。顯然，這個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定系不好，因此需加以校正。設(shè)置校正后系統(tǒng)環(huán)增益的截止頻率為利=20K(iad/5),相角裕度為%=55。，反饋控制器使用滯后-超前校正。設(shè)校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為S、S、4-1+1rg 迫_竺_G(s)=ss1.十陣系統(tǒng)環(huán)增益Tu的低頻增益為201g5.2075=14.33,基本符合幅值條件， 不用加以矯正。(2)原系統(tǒng)環(huán)增益如在20K處的相角儲備為,

24、(。：)=27。,滯后部分會產(chǎn)生一個(gè) 6。的相角，所以超前部分應(yīng)提供的最大超前角為(pm=/-(-)+6=55。-27。+6=34所以1+sin上一)a=-=3.54l-sin以布=1.88因此(oc=-ja(oc=31.6K(rad/s)coD=-j=4=10.63K(rad/s)(3)滯后部分的第二個(gè)轉(zhuǎn)折頻率取為coE=0.16?=2K(rad/s)未校正的環(huán)增益在=20K(iad/s)處的增益為13.5dB,因此滯后部分需要提供-(13.5-3)=-10.5dB的補(bǔ)償,即(3.26)可得coE=422.2(rnrf/j)綜上，補(bǔ)償環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s尸 +110.64K37.6K2+1

25、2K三422.2(3.27)其幅頻特性和相角特性如圖3-13所示。滯后-陽附校正環(huán)節(jié)1OFrequency(raas)1OFrequency(raas)圖3 3“3 3滯后.超前校正環(huán)節(jié)特性曲線。&Yeqlo_Yeqlo_ -3?-3?校正后的環(huán)增益為T=HGGdM,=5.2075*,Ss-1+T+F4*1042*10s*10.64K37.6K+1422.2(3.28)其bode圖如圖3-14所示。圖3-143-14校正后的環(huán)增益特性曲線截止頻率為“=22.3K（陽4/s）,相角裕度為y=51。這兩個(gè)結(jié)果與目標(biāo)值相比有差距，但考慮到補(bǔ)償環(huán)節(jié)各部分截止頻率處均存在3dB的誤差，因此該結(jié)果

26、基本符合要求。再考慮右半平面零點(diǎn)的影響。角為6=-aictan溢=12.6。在工作頻率小于截止頻率時(shí)，該零點(diǎn)對環(huán)增益幅值基本沒有影響，對相角有小于12.6。的衰減作用。在本設(shè)計(jì)中，最終環(huán)增益的相角裕度為374。，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好：相角裕度沒有特別大，因此系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能較好。缺點(diǎn)是零點(diǎn)的存在使得系統(tǒng)變?yōu)榉亲钚∨南到y(tǒng)，系統(tǒng)快速性不好，調(diào)節(jié)時(shí)間長。3.43.4本章小結(jié)在這一章，通過對反激變換器動(dòng)態(tài)模型的分析，建立了反激變換器的交流小信號模型，進(jìn)而推導(dǎo)出輸入電壓和占空比到輸出電壓的傳遞函數(shù)。 為了抑制輸入電壓和負(fù)載電流的波動(dòng)對輸出電壓產(chǎn)生的影響，在變換器引入負(fù)反饋調(diào)節(jié)。通過建立閉環(huán)系統(tǒng)得到環(huán)增益?zhèn)鬟f函數(shù)，

27、該傳遞函數(shù)存在右邊平面零點(diǎn)。忽略零點(diǎn)后對環(huán)增益進(jìn)行滯后-超前校正，從而改善系統(tǒng)性能。最后考慮零點(diǎn)的影響，得到最終的設(shè)計(jì)結(jié)果。在d=22.3KQd/s）時(shí)，該不穩(wěn)定環(huán)節(jié)的幅值為1223Kf100K)+1=1.02=1第四章MatlabMatlab仿真驗(yàn)證前面已經(jīng)得到校正前后系統(tǒng)環(huán)增益的傳遞函數(shù)，本章將利用Matlab搭建仿真模型，對系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性進(jìn)行論證，并對系統(tǒng)性能進(jìn)行檢驗(yàn)。4.14.1開環(huán)系統(tǒng)電路仿真利用Matlab搭建未加校正環(huán)節(jié)的整流斬波模型。圖4-14-1系統(tǒng)開環(huán)仿真模型設(shè)置輸入電壓為正弦波，幅值311.12V,頻率50Hz。圖4-24-2輸入電壓設(shè)置(31L12V/5OHZ)(31

28、L12V/5OHZ)24.24.2閉環(huán)系統(tǒng)電路仿真8910一,看不-st-SA-n nefoaefoaWEsnsWEsns學(xué)工一wIMsnseawCNZCNZIWIWIWIWIWIWrvYArvYA= =rX2h0圖8686閉環(huán)系統(tǒng)仿真電路R二比8s7S57S5在圖4-1開環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上添加補(bǔ)償電路，得到閉環(huán)系統(tǒng)電路如圖4-5所示。閉環(huán)系統(tǒng)輸入的設(shè)置也如圖4-2所示，輸如波形如圖4-3所示。此時(shí)，其輸出電壓為5V,紋波65mV：輸出電流2A。圖4 4 7 7閉環(huán)系統(tǒng)輸出電壓（5V5V） OIMOIMetiMetittetiMetiMetittetiMOHMOOIMOHMOOIM圖4-84-8閉

29、環(huán)系統(tǒng)輸出電壓紋波（65mV65mV）4.34.3不同輸入電壓下閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)的比較前面已經(jīng)在輸入電壓為31L12V時(shí),將閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)的響應(yīng)做了比較,兩者的輸出響應(yīng)基本相同。下面將調(diào)節(jié)輸入電壓為不同值，然后對比閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)的響應(yīng)。4.3.14.3.1輸入電壓幅值為280V280V閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)的比較設(shè)置輸入電壓幅值為28OV,頻率5OHzo開環(huán)系統(tǒng)的輸出相應(yīng)如圖4-10所示。閉環(huán)系統(tǒng)的輸出相應(yīng)如圖4-11所示。圖4 4“0280V0280V輸入電壓下開環(huán)系統(tǒng)輸出電壓Q.62VQ.62V）圖4-11280V4-11280V輸入電壓下閉環(huán)系統(tǒng)輸出電壓（4.62V4.62V）通過對比開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)的輸出電壓的幅值，發(fā)現(xiàn)當(dāng)輸入電壓由31L12V變?yōu)?80V時(shí),開環(huán)系統(tǒng)輸出電壓由5V變?yōu)?.62V,閉環(huán)系統(tǒng)輸出電壓基本保持5V不變，略有下降。4.3.24.3.2輸入電壓幅值為340V340V閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)的比較開環(huán)系統(tǒng)的輸出相應(yīng)如圖4-12所示。圖4 4 1313340V340V輸入電壓