非理想Buck变换器的建模与MATLAB仿真分析

"这篇论文是2012年由XUAN Chuan, XU Huifang和XIE Guangiu等人发表在《电子器件》杂志第35卷第1期上的，主题是‘CCM模式下非理想Buck变换器的建模与仿真’，属于工程技术领域的一篇学术论文。" 在电力电子技术中，Buck变换器是一种常见的直流-直流（DC-DC）转换器，广泛应用于电源管理和其他电力系统中。非理想Buck变换器是指在实际应用中存在各种损耗和不完美的组件，如开关器件的导通电阻、电感的漏感以及电容的ESR（等效串联电阻）等。该论文主要研究了在连续传导模式（CCM）下如何对这类非理想Buck变换器进行建模和仿真。 首先，论文利用能量守恒原理将非理想的Buck变换器转化为理想模型。这个过程是通过考虑变换器在开关周期内的能量流入和流出，从而消除或简化实际系统中的损耗因素，以简化分析和建模。 接下来，基于转换后的电路，作者们采用了平均开关网络模型来建立平均变量模型。这种方法能有效处理开关器件的开关行为，并忽略高频开关瞬变，仅关注低频平均效应。由此，他们得到了Buck变换器的大信号平均等效电路，这是一个用于分析系统动态性能的重要工具。此外，通过进一步推导，还得到了直流等效电路和交流小信号等效电路，这些电路模型对于分析稳态特性（如输出电压和电流）和动态特性（如瞬态响应）至关重要。 在获得这些等效电路模型后，作者设计了补偿网络，这是为了改善系统的控制性能，实现闭环控制。补偿网络可以调整系统的相位裕度和增益裕度，确保系统的稳定性和快速响应。这种设计通常涉及到控制器参数的选择和优化，以满足特定的控制目标，如纹波抑制、瞬态响应速度和稳定性。 最后，论文使用MATLAB软件进行了仿真实验，对比了补偿前后的系统性能。MATLAB是工程和科学计算中常用的工具，其Simulink模块特别适合进行电力电子系统的建模和仿真。通过仿真结果的比较分析，作者能够评估补偿网络的有效性，并得出结论，证实了他们的理论分析和设计方法的正确性。 关键词：Buck变换器；能量守恒；平均开关网络模型；补偿网络 这篇论文详细探讨了非理想Buck变换器在CCM下的建模方法，包括了理想化转换、平均模型建立、系统等效电路分析、补偿网络设计以及MATLAB仿真验证等多个关键步骤，对于理解和改进实际Buck变换器的性能具有重要的参考价值。