装备应用与研'♦Zhu/ngbei Yingyong yu Yanjiu
Buck变换器的建模与仿真
施媛媛蒋伟周世豪王一林
(扬州大学电气与能源动力工程学院，江苏扬州225127)
摘要:Buck变换器作为DC/DC变换器中最为典型的拓扑结构，引申发展出了很多种类的变换器。对Buck变换器进行建模与仿真，有利于更好地研究其他种类的DC/DC变换器。利用小信号分析法计算电路的传递函数，并利用LTspice验证理论计算的传递函数，最终釆用type-3型PI控制器，对电路进行闭环控制。 关键词：Buck变换器；传递函数；闭控制
暗访摄像包0引言
学的发展，现代电力电了
大发展，其中Buck变换器DC/DC变换器中最为典型的拓
扑结构，引申发展出了很多种类的变换器，对Buck变换器进
行建模与仿真，有利于更好地研究其他种类的DC/DC变换器。
1电压控制型Buck变换器
钟鼎邦
完整的Buck变换器包括功率电路以及控制电路部分，单
电Buck变换器模型1°Buck变换器的功率电路
部分电S#电$(电生www.55sq
电％)、电容C(电电阻Q以电R组成，计
cslg
数1。电控制和电控制变换器的
控制，于电控制，电控制更，用
Buck变换器中能电路。采用电控制，对输
出电采闭，采出电，出电与
，PI器生成调制
，
PWM制控制信号&来控制S的
表1设计参数
输入电压％/V 输出电
压！/V
电电电
阻%1/m"
电
C/^F
电电
r*/m"
电开关频率
yi/kHz
穿越频率
超前支架"kHz
361422016100150 1.5472
智能脱扣器
2Buck变换器建模
2.1主电路建模
为了更好地计控制部分PI调节器的数，需先分析主电路的传递函数，主电路传递函数的建立一有
均法法[1]°一周T内，对电路中的电压以电：用数作为控源数:
电路的大信号数电路：并小信号：建小信号模型。
以用小信号分析法对出电的传递函数传递函数以出阻抗传递函数，并在LTspice 中建电路，进行仿真验证。
Buck变换器中有2个状态，即S导通和S截止，其对应的状态方程如下所示：
"导通时：
$-d)++)L*%L=!in"!o
d*
(1)
"截止时：
+学+)l&l=-!>
d*(2) S导通时等效电路和S截止时等效电路分别如图2、图3所示。
图2S导通时等效电路
--------__
+
尸入丿
「一
“r
图3S截止时等效电路
根据模型，一个周时为DT，止时为(1-#)(,(1)(2)权，一个周
内的程为：
+学+)+&+=#(!”-!。)-(1-#)!。=#!”-!。(3)将上式加入小信号扰动：
+(++)+(+!)&l=(D+d)(!”+!)-(!。+!)(4)式中：)+、,、！、！分别为电感电流、占空比、输入电压、输出电的小信号。
忽略小信号与小信号的乘积可得：
+孚+!&l=d・！+,!”-!(5)根据Buck电路的KCL方程以及KVL方程可得：
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