列车用Buck-Boost变换器设计与仿真

"buck-boost转换器在列车应用中的研究" 在列车电力系统中，buck-boost转换器被广泛用于电源电压波动条件下的电压稳定。这种转换器设计旨在处理输入电压范围从35伏特到90伏特的情况，同时提供恒定的50伏特输出电压，额定输出功率为300瓦。其核心在于采用了Buck-Boost拓扑结构，这是一种既能升压也能降压的直流-直流转换器。 在主电路设计中，转换器采用了双管并联的MOSFET开关管，它们互补导通以降低开关损耗，从而支持高功率输出。MOSFET的工作频率设定为30千赫兹，使得总开关频率达到60千赫兹。根据占空比D，输入和输出电压的关系可以用公式Uo=D/(1-D)*Ug来描述，其中Ug为输入电压，D为开关管的导通时间比例。 控制电路部分，选用了SG3525芯片，这是一个具有双路互补输出脉宽调制（PWM）驱动信号功能的控制器。通过状态空间平均法，可以推导出在电流连续模式下变换器功率级的小信号模型，进一步得到控制输出的传递函数。借助Matlab软件，可以绘制系统的开环传递函数波特图，通过对波特图的分析，设计了双极点双零点补偿网络，以优化控制电路的性能。 在设计过程中，采用了理论分析、系统仿真以及实验验证相结合的方法，以确保设计的准确性和稳定性。使用Matlab/Simulink建立的仿真模型，能够模拟不同负载条件下的工作情况。在输入电压变化范围内，进行了轻载和满载的实验，实验结果证实了设计方法的理论正确性。 关键词涉及：列车电力系统，buck-boost转换器，小信号模型，仿真，补偿网络。这一技术对于提升列车上电子设备的电源稳定性，确保各种电气设备在电压波动环境下正常运行具有重要意义。