【标题】基于MATLAB直流-直流变换器的研究

【作者】周清华

【关键词】降压变换器升压变换器占空比 MATLAB 仿真

【指导老师】黄江波

【专业】物理学

【正文】

1. 绪论

1.1. 引言

课题主要研究降压直流-直流变换器(Buck Converter)和升压直流-直流变换器(Boost Converter)的工作原理，通过对两个变换器的仿真实验结果进行对比，最后得出重要结论。

1.2. 课题研究目的及意义

随着电动牵引技术的发展，特别是电子信息类产品的大量涌现，直流变换技术已广泛应用于生产、生活的各个领域。大到地铁列车、无轨电车、计算机、各种家用电器、电动汽车和医学器械，小到移动电话、MP3播放器[13]。用直流斩波器代替变阻器可节约电能20％~30％。直流斩波器不仅有调压的作用，同时还能有效地抑制电网侧谐波电流噪声[1]。所以研究直流变换器具有重要的现实理论意义。

在电力电子系统的研究中，仿真研究由于其高效、高精度及高的经济性与可靠性而得到大量应用。Matlab作为一种新型的高性能的语言，为电力电子技术的研究与应用实现提供了理想的工具[14]。Matlab/Simulink 是一种有效的仿真工具，本课题应用Matlab的动态系统仿真工具Simulink进行直流变换器的仿真和分析，能够很好的模拟实际电路的各种电气量，从而进行更好的分析研究直流变换器，以达到促进电力电子技术的发展[6]。

1.3. 目前国内外研究的现状

1.3.1. 从理论方面研究

传统的理想模型和实际电路之间的偏差是开关变换器建模不可忽视的问题。围绕这一问题，在文献《DC-DC开关变换器的建模分析》中，对DC-DC开关变换器建模方法的现状及发展趋势进行深入分析，提出了一种非理想基本变换器在连续工作模式下的电路平均建模方法。以非理想Buck变换器和非理想Boost变换器为例，阐明了建模过程并进行了仿真研究和实验验证，建立了非理想M1开关模型，在此基础上推导了Buck-Boost变换器在连续工作模式下的等效电路模型，进行了稳态和动态小信号特性分析。该建模方法考虑了变换器的寄生参数，模型直观、物理意义清晰、具有实用价值[7]。

作者还提出了非理想变换器在断续工作模式下的电路平均建模方法，该方法不仅考虑了变换器的寄生参数，而且考虑了电流的纹波。首次建立了非理想Buck变换器、非理想Boost变换器在断续工作模式下的大信号平均模型、DC和小信号电路模型，进行了稳态分析，导出了传递函数。统一了非理想Buck变换器、非理想Boost变换器在连续工作模式和断续工作模式下的大信号平均模型，推导了断续工作模式和连续工作模式的边界。研究了Buck变换器和Boost变换器在断续工作模式下的小信号特性，讨论了不同的参数对小信号特性的影响，并与临界连续、连续工作模式下的小信号特性进行了比较。

1.3.

2. 从控制方法上研究

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