开题报告-5KW降压型DCDC变换器的软件设计.doc

武汉理工大学本科生毕业设计(论文)任务书学生姓名 专业班级 电气0704指导教师 工作单位 自动化学院设计(论文)题目: 5KW降压型DCDC变换器的软件设计设计（论文）主要内容：设计降压型DC/DC变换器达到输入5060V，输出40V，功率5kw，电压纹波1%，电流纹波10%的参数要求，学习Matlab和saber在电力电子中的应用方法，研究在Matlab和saber环境下进行BUCK电路仿真的方法，建立BUCK电路的模型，并设置PI或PID环节,通过仿真得到PI或PID的合理参数，用C语言编程，并且软件可演示。要求完成的主要任务:1. 查阅不少于10篇与本选题相关资料，其中英文文献不少于2篇，完成开题报告。2. 研究在Matlab环境下进行电力电子仿真的方法。3. 针对BUCK电路，根据参数要求，建立基于MATLAB/SIMULINK的详细动态仿真模型。 4.选择PI或PID环节使系统达到稳定。 5.用C语言编程完成控制。 6. 翻译不少于2万字符的英文文献。 7.完成一份不少于15000字毕业设计说明书。必读参考资料：1张卫平.开关电源的建模与控制.北京:中国电力出版社,20052刘和平.DSP原理及电机控制应用.北京:北京航天航空大学出版社,20063王志强.开关电源设计(第二版).北京:电子工业出版社，20054 王兆安 黄俊.电力电子技术.北京：机械工业出版社，20005 林飞 杜欣.电力电子应用技术的MATLAB仿真.北京:中国电力出版社,2008指导教师签名 系主任签名 院长签名(章) 武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多。电子设备的小型化和低成本化使电源向轻，薄，小和高效率方向发展。开关电源因其体积小重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备中得到广泛的应用。伴随着人们对开关电源要求的进一步升级，低电压，大电流，高效率的开关电源成了厂商跟研究机构的热门话题。开关电源可以分为DC/DC和AC/DC两大类。DC/DC变换器以实现模块化，且技术设计及生产工艺在国内外以相对成熟和标准化，并得到用户的认可，因而应用较广。现在许多通信系统采用大功率计算集成电路，如CPU,FPGA和存储器等。一方面，由于计算速度的提高使得时钟频率和电源电流不断提高，另一方面由于计算机采用更为精细的线宽制造工艺，电源电压大大降低。所以作为具有低电压，大电流，高效率等特点的降压型DC/DC变换器被大大使用。新型功率器件的研发为开关电源的高频化奠定了基础，功率MOSFET和IGBT的应用使中小功率开关电源工作频率高达1MHZ（DC/DC）。软开关技术的出现真正实现了开关电源的高频化，它不仅可以减小电源的体积和重量，而且提高了开关电源的效率。目前，采用软开关的开关电源，其效率已达到93%以上。新型半导体器件的发展是开关电源技术进步的基础。此外，平面变压器，压电变压器以及新型电容器等元器件的发展，也对电源技术的发展起到重要作用。目前开关电源的发展方向主要有以下三个：低功耗化技术，低噪声化技术和小型化技术。开关电源变换器是一个带有闭环控制的高阶离散非线性时变系统，不能直接应用经典的控制理论分析和设计，这个给开关调节系统的动态分析和设计带来了很大的困难。自20世纪80年代以来，开关电源的建模与控制一直是电力电子学研究领域的重要内容之一，并已取得了很多成果，在理论方面基本接近完整，在工程应用方面也基本成熟。虽然开关变换器有很多拓扑结构和控制方式，但总的来讲，开关电源变换器可以分为两类，即PWM型变换器和谐振变换器。对DC/DC的研究主要采用PWM型变换器的建模与控制。2、 基本内容和技术方案1设计的基本内容：深入理解buck型DC/DC变换器的拓扑结构及工作原理，并根据要求对其滤波参数进行设计，建立buck电路的数学模型并进行仿真得到合理的PID参数，设计电压模式和电流模式的闭环控制。要求完成的任务：（1） 了解工作原理，计算滤波参数（2） 建立数学模型，得到传递函数。（3） 分别采用matlab和saber两个软件对开环系统进行仿真。（4） 根据开环仿真结果设计PID的补偿环节，得到闭环系统。（5） 分别采用matlab和saber两个软件对闭环系统进行仿真。（6） 用c语言编程实现对DC/DC的控制。2 设计技术方案：采用状态空间平均法对降压(Buck)开关变换器进行建模，经过求平均变量，分离变量和线性化得到输出电压对输入电压及占空比的传递函数。用matlab和saber两个软件对开环系统进行仿真得到开环系统的幅频和相频曲线，根据仿真曲线设计补偿环节的PID参数。分别设计电压控制方式环路补偿和电流控制方式环路补偿，对设计好的闭环系统采用Matlab和saber进行仿真。通过DSP芯片实现对DC/DC驱动信号的控制达到设计要求。图1 设计过程流程图3、进度安排第12周： 毕业实习，撰写毕业实习报告；第34周： 翻译外文资料，初步确定方案，完成开题报告；第5周： 查阅相关文献资料，确定最终方案，并进行可行性分析；第68周： 设计滤波参数，建立buck电路模型完成开环仿真，根据结果设计闭环PID参数；第9周： 设计