dsp控制buck电路电流环推倒与pi调节器设计

Buck电路是一种常见的降压型DC-DC转换器，Vin为输入电压，Vout为输出电压，L为电感，C为电容，D为开关管，R为负载电阻。

为了推导Buck电路的电流环传递函数，我们需要先列出其电路方程。根据基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律，可以得到以下方程组：

{ V i n − L d i L d t − V o u t − I R = 0 V o u t = 1 C ∫ 0 t i L d t + V C ( 0 ) i L = 1 L ∫ 0 t V i n d t − 1 L ∫ 0 t V o u t d t \begin{cases} V_{in} - L\frac{di_L}{dt} - V_{out} - IR = 0 \\ V_{out} = \frac{1}{C}\int_{0}^{t}i_Ldt + V_{C}(0) \\ i_L = \frac{1}{L}\int_{0}^{t}V_{in}dt - \frac{1}{L}\int_{0}^{t}V_{out}dt \\ \end{cases} ⎩⎪⎨⎪⎧Vin−LdtdiL−Vout−IR=0Vout=C1∫0tiLdt+VC(0)iL=L1∫0tVindt−L1∫0tVoutdt

其中， i L i_L iL为电感电流， V C V_C VC为电容电压， I I I为负载电流。

将第三个方程代入第一个方程，得到：

V i n − L d d t ( 1 L ∫ 0 t V i n d t − 1 L ∫ 0 t V o u t d t ) − V o u t − I R = 0 V_{in} - L\frac{d}{dt}\left(\frac{1}{L}\int_{0}^{t}V_{in}dt - \frac{1}{L}\int_{0}^{t}V_{out}dt\right) - V_{out} - IR = 0 Vin−Ldtd(L1∫0tVindt−L1∫0tVoutdt)−Vout−IR=0

化简后得到：

d V o u t d t = 1 L C ( V i n − V o u t ) − R L i L \frac{dV_{out}}{dt} = \frac{1}{LC}(V_{in} - V_{out}) - \frac{R}{L}i_L dtdVout=LC1(Vin−Vout)−LRiL

这就是Buck电路的电流环传递函数。可以看出，电流环传递函数是一个一阶微分方程，其形式为：

d i L d t + R L i L = 1 L ( V i n − V o u t ) \frac{di_L}{dt} + \frac{R}{L}i_L = \frac{1}{L}\left(V_{in} - V_{out}\right) dtdiL+LRiL=L1(Vin−Vout)

其中， R L \frac{R}{L} LR为电感的阻尼系数， 1 L \frac{1}{L} L1为电感的自感系数。这个方程描述了电感电流随时间的变化规律，可以用来分析Buck电路的稳态和动态特性。

控制器设计

首先，将电流环传递函数转化为标准形式： d i L d t = − R L i L + 1 L ( V i n − V o u t ) \frac{di_L}{dt} = -\frac{R}{L}i_L + \frac{1}{L}\left(V_{in} - V_{out}\right) dtdiL=−LRiL+L1(Vin−Vout)

然后，设计PI控制器的传递函数为： G c ( s ) = K p + K i s G_c(s) = K_p + \frac{K_i}{s} Gc(s)=Kp+sKi

将PI控制器加入到电流环中，得到闭环传递函数： I L ( s ) E L ( s ) = 1 L s + R L + K i s L + K p \frac{I_L(s)}{E_L(s)} = \frac{\frac{1}{L}}{s+\frac{R}{L}+\frac{K_i}{sL}+K_p} EL(s)IL(s)=s+LR+sLKi+KpL1

为了使相位裕度为60度，需要满足以下条件：

相位裕度为60度，即相位余弦值为0.5。
闭环传递函数的相位角为-180度时，控制器的相位角应该为-60度。

因此，可以通过以下步骤来设计PI控制器：

选择一个合适的比例增益Kp，使得闭环传递函数的幅频特性满足要求。
根据相位余弦值为0.5的条件，计算出积分增益Ki的值。
确定控制器的零点位置，使得控制器的相位角为-60度。
检查控制器的增益和相位角是否满足要求。

具体的设计方法可以参考以下步骤：

选择一个合适的比例增益Kp，使得闭环传递函数的幅频特性满足要求。

可以通过仿真或实验的方法来确定比例增益Kp的值。一般来说，Kp的值越大，系统的响应速度越快，但是过冲和稳态误差也会增大。因此，需要在响应速度和稳态性能之间进行权衡。

根据相位余弦值为0.5的条件，计算出积分增益Ki的值。

相位余弦值为0.5时，相位角为60度。因此，可以通过以下公式计算出积分增益Ki的值： K i = 1 ω c 2 K_i = \frac{1}{\omega_c\sqrt{2}} Ki=ωc2 1 其中，ωc为闭环传递函数的截止频率。

确定控制器的零点位置，使得控制器的相位角为-60度。

为了使控制器的相位角为-60度，可以将控制器的零点位置设置为闭环传递函数的截止频率。这样，控制器的相位角就会在截止频率处达到-60度。

检查控制器的增益和相位角是否满足要求。

在确定控制器的增益和相位角之后，需要进行仿真或实验来验证控制器的性能是否满足要求。如果控制器的相位裕度不足60度，可以通过调整比例增益Kp或积分增益Ki的值来改善控制器的性能。

【最后一个bug】多平台都有更新和发布，大家可以一键三连，关注+星标，不错过精彩内容~

dsp控制buck电路电流环推倒与pi调节器设计相关推荐

buck双闭环控制仿真降压电路PI调节器设计降压斩波电路建模和数学模型建模
buck双闭环控制仿真降压电路PI调节器设计降压斩波电路建模和数学模型建模建模方法有状态空间平均法,开关元件平均模型法,开关网络平均模型法提供双闭环调节器设计方案从滤波器设计到pi调节器设计再到仿 ...
永磁同步电机PMSM直接转矩滞环控制采用三闭环控制：转速外环采用PI调节器，转矩环和磁链环经过滞环后得到PWM脉冲
永磁同步电机PMSM直接转矩滞环控制 Matlab/Simulink仿真模型(成品) 1.采用三闭环控制:转速外环采用PI调节器,转矩环和磁链环经过滞环后得到PWM脉冲 2.采用DTC直接转矩控制 3 ...
考虑延迟环节的电流环设计
论文名称 A Simple Tuning Method Aimed at Optimal Settling Time and Overshoot for Synchronous PI Current ...
永磁同步电机矢量控制（三）——电流环转速环 PI 参数整定
恰饭一下: 已经过了工作的年纪,在这里稍微出一下自己做的一套永磁同步电机的教程, 为了解决电机控制入门难的问题,我将自己从一知半解到现在的学习记录整理成十个部分学习教程,从基础的矢量控制,到应用性较强 ...
永磁同步电机（PMSM）磁场定向控制（FOC）电流环PI调节器参数整定
文章目录前言一.调节器的工程设计方法二.电流环PI调节器的参数整定 2.1.电流环的结构框图 2.2.典型I型系统 2.3.电流环PI参数整定计算公式三.电流环PI调节器设计实例 3.1.永磁 ...
永磁同步电机矢量控制（三）————电流环转速环调节器参数整定
3.电流环转速环的设计 3.1 电流内环调节器的设计矢量控制系统的电流环是对进行控制,控制的是定子电流,进而控制电机转矩. 电流内环的作用是在电机启动过程中能够以最大电流启动,同时在外部扰动时能够 ...
buck电路 dac stm32_嵌入式设计-基于STM32F334的BUCK同步降压数字电源设计-电路城论坛 - 电子工程师学习交流园地...
. BUCK同步减压拓扑及控制方式说明 4.1. BUCK同步降压降压转换器仅能提供比输入电压低的平均输出电压,这正如其名称所表示的一样.降压转换器的基本原理图和开关波形如图-11所示.在降压转换器 ...
buck电路_Buck电路的多角度分析
1.Buck电路的模型 Buck电路是最常见的电路,具体电路结构如图所示. 对其进行等效,得到的等效电路如图2所示: 对图1进行等效后得到徒图2电路,可以看出相当于一个脉冲波形的输出,高电压幅值为Vi ...
机器人开发--电机中的电流环、速度环、位置环
机器人开发--电机中的电流环.速度环.位置环电流环.速度环.位置环 1 三环原理 1.1 电流环 1.2 速度环 1.3 位置环 2 各环与PID控制 2.1 电流环重点在 PID(比例.积分和微分 ...

dsp控制buck电路电流环推倒与pi调节器设计

控制器设计

dsp控制buck电路电流环推倒与pi调节器设计相关推荐

最新文章

热门文章