Buck-Boost變換器狀態(tài)空間平均模型建模

1、實(shí)驗(yàn)一 ：Buck-Boost變換器狀態(tài)空間平均模型建模（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 生握Mat lab的程序編程2. 掌握電力電子變換器的狀態(tài)空間平均建模（二）實(shí)驗(yàn)原理i升降床斬波電路原理圖1 升降壓僑波電路原理圖該電路的基本工作原理：當(dāng)可控開(kāi)矢v處于通態(tài)時(shí)，電源E經(jīng)V向電感L供電使 其儲(chǔ)存能量，此時(shí)電流為同時(shí)，電容C維持輸出電床基本恒定并向負(fù)載R供電。此后， 使V矢斷，電感L儲(chǔ)存的能量向負(fù)載釋放，電流為當(dāng)V處于通態(tài)期間，血=E；而當(dāng) V處于斷態(tài)期間，UL =血于是5 Eton = Uotoff ,所以輸出電壓為toffa由EI二皿2,得出輸出電流為z ,1 clh = Aa2 狀態(tài)空間平均法的原理狀

2、態(tài)空間平均法是平均法的一階近似，其實(shí)質(zhì)為：根據(jù)線性RLC元件、獨(dú) 立電源和周期性開(kāi)矢組成的原始網(wǎng)絡(luò)，以電容電壓、電感電流為狀態(tài)變量，按照 功率 開(kāi)矢器件的“ON和“OFF”兩種狀態(tài)，利用時(shí)間平均技術(shù)，得到一個(gè)周期內(nèi)平均狀態(tài)變 量，將一個(gè)非線性電路轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)等效的線性電路，建立狀態(tài)空間半均模型。對(duì)于不考慮寄生參數(shù)的理想PWM變換器，在連續(xù)工作模式(CCM)下一個(gè)開(kāi)矢周 期有兩個(gè)開(kāi)矢狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)方程為：/ =仙 + OWtWdT/ =曲 4- Vi, dTWtWT式中d為功率開(kāi)矢管導(dǎo)通占空比，d=tn/T,r”為導(dǎo)通時(shí)間，T為開(kāi)尖周期；X二兇弘/X是狀態(tài)變量，士是狀態(tài)變量的導(dǎo)數(shù)，匕是電感電流,

3、UC是電容電圧，E是 開(kāi)矢變換器的輸入電斥：AiAB點(diǎn)是系數(shù)矩陣,與電路的結(jié)構(gòu)參數(shù)有尖。對(duì)上式進(jìn)行平均得到狀態(tài)平均方程為x = Ax +Bv,A二d%+(卜金,B=dBi+(l-d)B2,這就是著名的狀態(tài)空間平均法?？纱耸娇梢?jiàn)，時(shí)變電 路變成了非時(shí)變電路，若d為常數(shù)，則這個(gè)方程描述的系統(tǒng)是線性系統(tǒng)，所以狀態(tài)空 間平均法的貢獻(xiàn)是把一個(gè)開(kāi)矢電路用一個(gè)線性電路來(lái)替代。(三) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1) 建立Buck-Boost變換器在連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)下的狀態(tài)方程。(2) 將Buck-Boost變換器的狀態(tài)空間平均模型以函數(shù)的形式建立在m文件中。(3) 測(cè)試Buck-Boost變換器在不同占空比(D二0.6

4、, 0.7, 0.8)下的電容電壓 波形及電感 電流波形。(四) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果分析1 仿真系統(tǒng)Mat 1 ab平臺(tái)2-仿真參數(shù)R=20Q , L=uH, C=470uF, E 二 50V, D 分別等于 0. 6, 0. 7, 0. 8 3 仿真波形與分析(1)對(duì)升降壓斬波電路建立狀態(tài)空間方程當(dāng)V矢斷時(shí),C + = 0dtRRCdiL *OdtC警+l=t 1dtRC所以得到系數(shù)矩陣分別為：01/LT/C00o-l/(R *A1= C).文件中,(2)將Buck-Boost變換器的狀態(tài)空間平均模型以函數(shù)的形式建立在 代碼如下：function dX=buck_boost (t, X)dX-z

5、eros (2, 1);R=20； L二200*l(F6;C=470*10*6； E二50;% T二0. 0004；Al=0 0;0l/(R*C);A2=0 1/L;-1/C -1/(R*C);Bl=l/L;0;B2=0;0;Dl=0.7;D2=l DI;A 二 D1*A1+D2*A2;B 二 D1*B1+D2*B2;Y二A*X+B*E; dX(l)=Y(l);(3)對(duì)Buck-Boost變換器在不同占空比(D二0.6,0.7, 08)下的電容電壓波 形及電感電 流波形進(jìn)行仿真當(dāng)D二0.6時(shí)，調(diào)用函數(shù)的代碼如下：opt ions 二 ode set ( RelTol* , le4);T, Y

6、=ode23(buck_boost, 0 0. 2, 0 0, options):plot (T, Y)legend ( IL, UC)；xlabel (9 時(shí)間 J；ylabel C電壓/電流)：運(yùn)行結(jié)果如下：1501005050-wo yr-15011111111100.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2時(shí)M圖2當(dāng)D二0.7時(shí)，調(diào)用函數(shù)的代碼如下：opt ions=odeset (* RelTol, le-4);T, Y =ode23(0buck_boost, 0 0. 2, 0 0, options);plot (T, Y) legend (f IL

7、，1 UC)；xlabel （*時(shí)間）ylabel （電壓/電流）:運(yùn)行結(jié)果如下:150200.250q0.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2時(shí)fo005000200150100圖3當(dāng)D二0.8時(shí)，調(diào)用函數(shù)的代碼如下：opt ions 二 odeset ( RelToF, le4);T, Y =ode23(buck_boost, 0 0. 2, 0 0, options): plot (T, Y)legend ( IL,1 UC)；xlabel (時(shí)間);ylabel C電壓/電流J ；運(yùn)行結(jié)果如下:300200 -1000 -100 -200 -300 -400111111111100.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2時(shí)間4 結(jié)論由上述仿真結(jié)果可知，電感電流g和電容電丿劃C分別經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的振蕩后趨 于