基于matlab的反激变换器分析与设计毕业设计doc.docx

2014届本科毕业论文设计题目基于MATLAB的反激变换器分析与设计系(院)名称物理与电子工程学院专业名称自动化职师学生姓名XXX学号XXX指导教师姓名职称XXX(教授)教务处制二〇一四年五月XXX学院2014届本科毕业论文1目录引言21反激变换器理论基础311反激变换器的特点212反激变换器工作原理413反激变换器工作模式214反激电路MATLAB仿真建模515反激变换器的控制方法82单端输入多端输出反激变换器的设计821设计要求922设计平台923设计流程93单端输入多端输出反激变换器的开环仿真931设计电路系统框图232开环仿真分析933仿真结果分析124单端输入多端输出反激变换器的闭环仿真分析241PID控制242闭环系统仿真框图1343SIMULINK建模1444闭环系统仿真15结束语2参考文献2致谢2作者简介18声明20基于MATLAB的反激变换器分析与设计2基于MATLAB的反激变换器分析与设计自动化，XXX摘要反激变换器(FLYBACKCONVERTER)是BUCKBOOST变换器派生而来的，以FLYBACK电路(反激电路)为主要对象，本设计是基于MATLAB的平台对FLYBACK电路控制系统进行建模仿真与分析。论文应用MATLAB软件对反激变换器进行电气建模开环仿真，分析反激电路的工作模式及输出电压波形的变化，验证性能指标是否达标；接着建立闭环控制的仿真电路实现对反激开关电源的PID补偿参数自动整定，达到了预期的设计要求。关键词反激电路；MATLAB；仿真分析THEANALYSISANDDESIGNOFFLYBACKCONVERTORBASEDONMATLABAUTOMATICXXXABSTRACTFLYBACKCONVERTERFLYBACKCONVERTERISDERIVEDFROMTHEBUCKBOOSTCONVERTER,FLYBACKCIRCUITFLYBACKCIRCUITASTHEMAINOBJECT,INTHEFLYBACKCIRCUIT,OUTPUTTRANSERTINADDITIONTOREALIZETHEELECTRICALISOLATIONANDVOLTAGEMATCHING,ANDTHESTOREDENERGYFUNCTION,THEERISTHEATTRIBUTEOFTHETRANSER,THELATTERISTHEINDUCTANCEATTRIBUTE,SOITISCALLEDINDUCTANCEOFTRANSERINORDERTOMEETTHEVARIOUSREQUIREMENTSOFELECTRICITYINRECENTYEARS,EMERGEASTHETIMESREQUIRESWITCHINGPOWERSUPPLYTECHNOLOGYTHEFLYBACKCONVERTERFORELECTRICALMODELINGOLOOPSIMULATIONUSINGMATLABSOFTWARE,ANALYSISOFCHANGEOFTHEOUTPUTVOLTAGEWAVE,VERIFYTHEPERANCEINDEXISUPTHENESTABLISHEDSIMULATIONCIRCUITTOREALIZECLOSEDLOOPCONTROLOFPIDCOMPENSATIONPARAMETERSONFLYBACKSWITCHINGPOWERSUPPLYAUTOMATICTUNING,ANDACHIEVEDTHEEXPECTEDDESIGNREQUIREMENTSKEYWORDSFLYBACKCIRCUITMATLABANALYSISOFSIMULATION引言开关晶体管开通和断开的时间比率是利用近代的电力电子技术来控制的,来保持电压稳定输出的一种电源叫做开关电源。当开关电源还没出现的时候,这种工作电源都是采用线性稳压电源。线性稳压电源也称为串联调整式稳压电源，具有良好的稳定性，快速反应性，输出纹波电压输出小，工作噪音小等优点，但也有工作效率低，体积膨XXX学院2014届本科毕业论文3大，集成性低，产生的热量大等问题。开关电源是通过控制开关通断的时间比率来保持电路的输出电压稳定的一种电源，以它的小体积、轻重量、小功率、高效率、易扩容、智能化程度高、便于管理等特点，逐步取代线性稳压电源，成为直流稳压电源管理的主导方式1。随着电子技术的不断发展,电子设备也得到了长足的发展，功能越来越强大,体积却越来越小,社会急切需求一种性能更高、体积更小、效率更高和集成性更强的新型电源；因此对开关电源的研究有着很重大的意义。当前开关电源作为电力电子领域的一个重要研究方向，对其的研究，不仅有理论意义，而且对我们生活的改善，有着很重要的意义。以FLYBACK电路作为开关电源的主电路为研究对象意义重大，而且MATLAB这款仿真软件具有十分强大的功能，还有针对电力电子的一些专用功能，因此在MATLAB平台上研究FLYBACK变换器，对于我们今后的学习工作是很有帮助的。1反激变换器理论基础11反激变换器的特点反激变换器具有电路拓扑比较简洁，能够提供多路直流输出，因此比较适合多组电压输出的要求。电路的输出电压与输入电压具有电气隔离的简洁的变换器就是反激变换器。输出滤波就有一个滤波电容就够了，体积和电感不要求很大，具有成本小的优点。特别是在输出高电压的时侯，能够避免大电感和大续流二极管。功率晶体管处于零电流开通状态的时候，开通损耗是非常小的。二极管在零电流关断时候，用不着考虑反向恢复的问题；电路的输入电压处于很大波动的时候，其仍然具有较稳定的电压输出，不需要切换就可以达到稳定输出电压的要求；转换效率非常的高，损失非常的小；变压器的匝数比值较小；对于小功率多组输出电路比较有效；反激电路的变压器工作原理跟其它类型的隔离变换器的工作原理是不同的，在反激电路中的隔离变压器同时起到了存储能量的作用；而且其变压器的铁芯必须加上气隙,以这种方式来防止磁的饱和；所以反激变换器被广泛应用在中小功率变换的场合。基于MATLAB的反激变换器分析与设计412反激变换器工作原理反激(FLYBACK)变换器的构成元件有开关管、整流二极管、电容、输入电源、负载、和变压器T构成，变压器有两个绕组一次绕组P和二次绕组S，绕组数分别用、表示，其同名端标记在图1中以“”表示，两绕组要紧密耦合，如图1所示。图1反激变换器反激变换器属于一种隔离式开关变换器，该变换器利用变压器的功能实现了输入电压与输出电压的隔离。当开关管处于导通状态的时候，高频变压器T原边的电压等于输入电源的电压减去开关管的饱和管压降的电压，若忽略开关管的饱和管压降，它的电压值可以认为是近似等于输入电源电压值,其极性是上为正下为负，变压器的原边进行储能；与之对应的高频变压器副边电压是上负下为正。此时整流二极管承受的是反向电压，所以是不导通的，负载上的电能是依靠输出电容的放电电流来供应的。当开关管截止时，在高频变压器的原边感应出上为负下为正的自感电势，而在变压器的副边感应出上正下负的自感电动势，所以整流二极管正向导通，变压器储能给及负载供电。由此可知反激变换器在开关管处于受控导通的时候，高频变压器可以把电能转变