列车用Buck-Boost变换器设计与仿真
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更新于2024-10-22
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"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。
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2025-02-20 上传

wswgod11
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