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数字控制Buck变换器的Simulink仿真
正交相移键控安徽理工大学 张林青 张玉全
清理平台
本文针对buck 变换器进行了建模，并对此buck 电路采用了离散控制器，利用Matlab/Simulink 进行了建模及仿真，仿真结果证明了buck 变换器模型和离散控制器设计的正确性。1 引言
传统电力电子变换器常用模拟控制方法，但由于数字控制有很多优点，电力电子变换器越来越多地采用数字控制，所以有必要对数字控制进行研究。
本文首先对buck 变换器主电路进行了建模，然后设计出控制电路z 域控制器，并在Simulink 中进行了电路仿真。
2 电路的模型
2.1 buck主电路的模型
主电路参数取为：Vin=5V ，期望输出电压Vout=1.6V ，最小负载电RL=0.1ohm ，P W M 频率f p w m =250k H z ，电压采样频fs=250kHz 。输出滤波器参数：L=1.0uH ，C=1620uF ，Rc=0.004Ohm 。buck 电路结构如图1所示。
由电路原理可推导出buck
主电路系统公式：
古代建筑模型其中i L 为电感电流。V g 为占空比，V out 为输出电压，V c 为电容电压，i out 为输出电流。
以上式子在simulink 中的仿真模型如图2所示，（此模型作为子系统被封装到图3中的“buck converter1”模块中）：2.2 离散控制器模型
离散控制器可将传统模拟控制器离散化得到，所以首先设计出模拟控制器。
1）利用传统模拟控制器设计方法设计得到此Buck 电路的控制器s 域表达式如下（Sha-
mim Choudhury.Designing a TMS320F280x
图1 buck变换器的结构
图2 buck变换器主电路的simulink模型
图3 buck变换器的数字控制模型
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牵引头
Based Digitally Controlled DC-DC Switching Power Supply.TEXAS INSTRUMENTS,2005）：
2）利用MATLAB 的“c2d ”函数将上式的模拟控制器离散化得到数字控制器，所得数字控制器的z
域表达式如下：
3 仿真模型
模型如图所示其中包含了buck 主电路、离散控制器模块、数字PWM ，A/D 变换器。并
加入了动态负载“step load ”模块，以观测电路的动态性能（Introduction to MATLAB/Simulink for witched-mode power converters.Colorado Power Electronics Center University of Colorado ）。buck 变换器的数字控制模型如图3所示。
4 仿真结果及结论
图4所示为仿真结果，从输出电压Vo 的
波形可以看出：电压稳定在1.6v 左右，刚好与期望输出电压相同，且在仿真的第1秒时刻，从电路中切掉动态负载，2秒时刻重新加入此负载，此时电路仍能保证良好的控制作用。
仿真结果证明了buck 主电路模型、离散控制器模型设计的正确性，我们可以根据
此电路及控制器参数进行实际电路设计，例如：可采用DSP 作为控制器实现此电路的
芯片散热片
控制。
图4 输出电压波形
（上接第58页）
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结合纺织企业技术设计改造实际案例，按照设计要求，学生完成齿轮传动比设计与转向判定，求出输
出轴转速。让每组学生把计算结果和过程上传至学习平台，让最快完成的二组把结果上传到学习平台，教师进行点评。
速录器最后总结回顾，教师根据课前课中的数据统计，对学生表现进
行总结点评，形成客观的多元化评价结果。（三）课后学习
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