杭电综合课程设计

综合课程设计报告

题 目 学 院 专 业 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期

光隔型AC/DC开关电源稳压系统设计

自动化学院 电气工程与自动化

张卫、孟明 2013年 6 月

一、课程设计目的

◆ 加强工程实践能力——锻炼 ◆ 培养知识综合运用——能力

本课程设计的重点是围绕着控制系统的建模、分析、校正（确定调节律）及系统的实现技术等环节进行，着重培养学生具有综合运用已学的《自动控制原理》、《模拟电子》、《数字电子》、《电力电子技术》及控制系统MATLAB仿真等知识，分析、设计简单控制系统的初步能力，并具有运用EDA软件——Protel99se，规范地绘制电路原理图的基本能力。

二、课程设计题目与要求

题目1、光隔型AC/DC开关电源稳压系统设计 A、主要参数：

（1）输入：220（175～264）VAC、50Hz； （2）输出：36VDC； 额定功率：600W； 负载率：（10-100）%；

（3）其他：调制频率200KHz；L=75μH、C=680μF B：主电路方案：全桥式（MOSFET）

三、数学建模与调节器参数计算

1、开关电源控制系统的结构

给定+ _调节器PWM比较器输出开关电路反馈2、开关电路主回路的理想开关模型

SUiLCRU03、可以建立状态空间平均模型和状态方程

?0? x???1??C

1????d?L?x??L?u??1?0???RC???iL?其中， x ???,u??ui??uC?

4、局部线性化得到小信号模型，可以求解出状态变量与电压输入扰动和控制量d（占空比）间的传递函数

do?uC(s)? ?ui(s)LCs2?Ls?1 ??R ?uio ?uC(s)?L2 ?d(s)LCs?s?1?R ?

do为工作点处占空比

uio为工作点处输入电压值

5、PWM比较器（输入：控制直流电平u，输出：占空比d），锯齿波us=kt，k为锯齿波上升段斜率，则 d ? 1 ，传递函数为： d?uukTkT

6、调节器（PID）的传递函数 C1UfUgR1R2R4R3C2U0G(s)?Kp?Tds?1??Tis?1?Tis?(R1C1s?1)(R3C2s?1)R1C2sPID调节器Kp?R3R1KpTi

Ti?R3C2;Ki?Td?R1C1;Kd?KpTd

7、开关电源的PID控制系统仿真 StepPIDPID Controller1Gain160210e-7s +10e-4s+1Transfer FcnScope 四、MATLAB仿真分析

① 负载率为5 %时：

1GainR=U*U/P=36*36/(600*5%) =43.2 L*C=5.1*10^-8 L/R=1.736*10^-6

开关电路传递函数：

Uc(s)Uio220 ???82?6Ld5.1?10s?1.736?10s?12LCs?s?1Rd111???uK?TUr5.1

PWM比较器传递函数：

Kp=0.02 Ki=1.5 Kd=0.0001

② 负载率为10 %时：

R=U*U/P=36*36/(600*10%)=21.6 L*C=5.1*10^-8

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