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西安理工大学研究生课程论文/研究报告课程名称：电力电子系统建模与分析任课教师：完成日期： 2016 年 7 月 5 日专业：电力电子与电力传动学号：姓名:同组成员：成绩：题目要求某用户需要一直流电源，要求:直流输出24V/200W，输出电压波动及纹波均<1％。
用户有220V交流电网（±10%波动变化）可供使用：（1) 设计电源主电路及其参数；（2) 建立电路数学模型，获得开关变换器传函模型;（3) 设计控制器参数，给出控制补偿器前和补偿后开环传递函数波特图，分析系统的动态和稳态性能；(4）根据设计的控制补偿器参数进行电路仿真，实现电源要求；（5) 讨论建模中忽略或近似因素对数学模型的影响，得出适应性结论(量化性结论：如具体开关频率、具体允许扰动幅值及频率等）。
主要工作本次设计主要负责电源主电路及其参数的的设计，以及建立电路数学模型并获得开关变换器传函模型这两部分内容，具体如下：（1) 本次设计电源主电路及其参数,采用从后向前的逆向设计思想。
首先根据系统输出要求，设计了后级DC/DC型Buck电路的参数。
接着设计了前级不控整流电路以及工频变压器的参数.考虑到主电路启动运行时的安全性，在主电路中加入了软启动电路；(2) 本次DC/DC变换器的建模并没有采用传统的状态空间平均方法，而是采用更为简单、直观的平均开关建模方法,建立了Buck变换器小信号交流模型.最后，推到出了开关变换器的传递函数模型，并给出了Buck电路闭环控制框图。
1 设计主电路及其参数1.1主电路设计根据题目要求，系统为单相交流220V/50Hz 输入，直流24V/200W 输出。
对于小功率单相交流输入的场合，由于二极管不控整流电路简单，可靠性高，产生的高次谐波较少,广泛应用于不间断电源（UPS ）、开关电源等场合。
所以初步确定本系统主电路拓扑为：前级AC-DC 电路为电源经变压器降压后的二极管不控整流，后级DC —DC 电路为Buck 斩波电路，其中Buck 电路工作在电感电流连续模式（CCM)，前后级之间通过直流母线和直流电容连接在一起。
电力电子建模与控制基于BUCK变换器反馈控制设计专业：电气工程姓名：________ 荏学号：13S053072BUCK 变换器反馈控制设计第一部分：设计目标图1 Buck 变换器系统根据给定的条件，要求完成以下设计任务：1•建立系统的传递函数TF ;2. 给定参数：主电感 L 50 H ,R C 0.05 ,V g 30V15V ，R 5 C 100 F ,R 0 。
设计补偿网络Gc(s);3. 画出补偿前后系统传递函数的bode 图；4. 讨论补偿传递函数Gc(s)对于系统零点、极点、输出调节、输出阻抗及对 系统动态性能的影响。
第二部分：传递函数的建立与仿真一、系统开环传递函数建立:图2统一电路模型对于给定的buck 变换器电路，如图1所示6I 斗—lOw1川表1 BUCK 变换器统一电路模型参数1. BUCK 变换器占空比至输出传递函数 G vd (s):由以上模型和参数课求得占空比至输出的传递函数 G vd (s):V (R sR RC)R (L R cRC) s LC (R R c) s 22. 主拓扑参数选择：本文控制系统中反馈电阻选择： R x 100k ,R y 100k ，即反馈系数 1H(s)；开关频率为f s 100kHz ，参考电压为5V ，锯齿波幅值3V3. 工作方式：根据BUCK 变换器电流连续与断续状态的临界电感公式为二、补偿前系统传递函数bode 图1•原始回路增益函数G °(s)2.补偿前系统传递函数bode 图利用Matlab 软件画出G °(s)的bode 图，如图3所示，从图中可以看出，系统的幅值裕度无穷大，然而，相角裕度比价小，只有 Pm=15.7deg 不符合系统的要求。
G vd (s)(1)Icrit1 D?V g D 2T sD ? 2L(2)代入给定的参数值，可知，电感电流 I I crit ，电路工作在连续CCM 模式G)(s)H(s)G m (s)G,d (s)% 1 V g (R sRRC& RV m 1 s(R RRC s 2LC(R R)(3)G °(s) 100 1 30(5 2.5 10 5S)100 100 3 5 7.5 10 5s 25.25 10 9s 25 2.5 10 5s1 1.5 10 5s 5.05 109s 2三、系统时域内实时仿真利用 matlab/Simulink 中相关的模块，搭建开环实时仿真电路图，如图 4所示:从仿真波形中可以看出，系统的动态特性较差，存在较大的输出超越量和较长的 调节时间，稳态时，输出结果并非精确的15V ，故存在较大的稳态误差。
电力电子系统建模与控制作业
电力电子系统是指使用电力电子器件进行电能转换和控制的系统。
它广泛应用于电力传输、配电和电能控制等领域。
在电力电子系统的建模与控制方面，有很多不同的方法和技术可供选择，根据具体应用场景和系统要求来确定最合适的建模与控制方案。
电力电子系统的建模是指通过数学模型将实际电力电子系统转化为数学表达式，以便进行分析和控制。
建模的关键是确定系统的状态方程和输出方程，并利用这些方程进行仿真和分析。
建模的方法可以分为物理模型和简化模型两种。
物理模型是根据电力电子器件的物理特性和电路原理来建立的，通常使用较为复杂的微分方程或差分方程描述系统动态特性。
物理模型的优点是可以准确地描述电力电子器件和系统的行为，但缺点是复杂度高、计算量大，对计算机性能要求较高。
简化模型是在物理模型的基础上进行简化和近似处理得到的，通常使用等效电路或传递函数来描述系统的动态特性。
简化模型的优点是具有较低的复杂度和计算量，适合于系统级仿真和控制设计。
缺点是精度相对较低，无法准确地模拟所有的细节和非线性特性。
电力电子系统的控制是指通过调节控制器的输入信号，使系统输出达到所需的目标。
控制的目标可以是稳态操作、动态响应、输出品质等。
在控制设计中，需要根据建模结果选择合适的控制策略和算法，并进行系统参数的调整和优化。
常用的控制策略包括PID控制、模糊控制、神经网络控制、自适应控制等。
PID控制是最常用和经典的控制方法，通过比较系统输出与期望值
之间的差异，通过调整控制器的三个参数（比例、积分、微分）来实现系
统稳定和响应速度的控制。
模糊控制是一种基于模糊推理的控制方法，适
用于复杂和非线性系统。
神经网络控制是利用神经网络的优良特性，进行
系统建模和控制设计。
自适应控制是利用系统的自学习和自适应能力，通
过不断调整自身参数来实现控制目标。
在实际应用中，根据具体的电力电子系统和控制要求，可以选择不同
的建模与控制方案，并结合实时仿真和实验验证进行性能评估和参数调整。
通过合理的建模与控制设计，可以提高电力电子系统的效率、稳定性和可
靠性，实现对电能的高效转换和精确控制。
综上所述，电力电子系统的建模与控制是电力电子学领域的重要研究
方向，涉及到电路理论、控制理论和数学建模等多个学科的交叉。
通过合
理的建模和控制设计，可以提高电力电子系统的性能和可靠性，实现对电
能的高效转换和精确控制。
