BUCK开关电源闭环控制的仿真研究- 20V 10V

由于相角裕度过低。需要添加有源超前滞后补偿网络校正。 3.2 双极点双零点补偿控制器的设计 有源超前-滞后补偿网络电路如图3.2.1所示

C2R2C1R3C3+R1-V1(s)

图3.2.1 有源超前—滞后补偿网络电路

补偿器的传递函数为：

式（3-2）

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有源超前-滞后补偿网络有两个零点.三个极点。

111零点为： ，f z2?fz1??2π(R1?R3）C32πR1C32πRC21

11f?f?极点为：f p1 为原点， p 2 , p3R2C1C22πR3C32π

C1?C2R频率f 与 fp3之间的增益可近似为： AV1?z1

2R1R2(R1?R3)R2?R1?R3R3fp2与 fp3之间的增益则可近似为： AV2?在频率

考虑达到抑制输出开关纹波的目的，增益交接频率取 ( fg?sfs开关频率)

GO(S)的极点频率为 ,GC(S)两个零点的频率设计为开环 开环传递函数 将 fp1.p2?

12πLCf511fp1.p2传函 z1?fz2?Go(S)两个相近极点频率的 ，则：f22Gc(s)两个极点设为 fp2?fp3?fs以减小输出的高频开关纹波。 将补偿网络

AV1?AV2?fz2RGC(j2πfg)?2fgR1fP2RGC(j2πfg)?2fgR3

先将R2取10kΩ，然后根据公式可推算出R1、R3、C1、C2、C3的值 进而可得到 GC(S)依据上述方法计算后，Buck变换器闭环传递函数： G(S)?GO(S)GC(S)计算过程可通过matlab编程完成，程序见附录。根据闭环传函，绘制波德图，如图3.2.2，图3.2.3

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图3.2.2 补偿器的传递函数Gc（s）伯德图

图3.2.3 闭环传递函数G（s）伯德图

得到相角裕度90.6°，符合要求。 进过计算最终可得： R1=3.7942*10^6Ω

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R3=1.1025*10^4Ω C1=5.472*10^-8 F C2=1.5962*10^-10 F C3=1.4436*10^-10 F

3.009*10-7S2?0.001097S?1GC(S)?进而可得到 式（3-3）

5.279*10?13S3?6.634*10?7S2?0.2084S根据Gc(S) 确定Kp，ki,kd的值。

依据上述方法计算后，Buck变换器闭环传递函数：G (S)?GO(S)GC(S)4.513*10?11S3?7.663*10?7S2?0.002344S?2G(S)?3.96*10?20S5?4.978*10?14S4?1.567*10?8S3?1.108*10?5S2?0.2084S 式（3-4）

4、闭环系统的仿真

用Matlab绘制Buck电路双极点-双零点控制系统的仿真图如图4.1

图4.1 Buck电路双极点-双零点控制系统的仿真图

4.1 不加任何干扰时闭环系统的仿真

（1）对闭环系统进行仿真（不含干扰负载），并记录波形，经过调试，设置传输延迟(Transport Delay)的时间延迟(Time Delay)为0.0001，

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