SFG建模基于开关信号流图的DC/DC小信号建模

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摘要进入二十一世纪，电力电子产业飞速发展，为了适应市场需要，开发出了各种各样的电力电子变换器。为了更好地使用这些电力电子变换器，需建立合理的模型了解其动态特性，从而实现各种控制。本文主要研究了一种较为简便直观的建模方法——开关流图建模法（Signal Flow Graph：SFG），通过仿真软件的仿真验证了建模结果的正确性。论文由浅入深，先是分析了较为简单的二阶电路——BOOST电路的工作模式并对其采用SFG建模法进行建模得到其稳态和小信号模型表达式，再通过psim、matlab对其进行仿真，检验建模结果是否正确。然后再对比较复杂的高阶电路CUK进行分析，建模，验证。从而说明SFG建模法的正确性以及相比于其他建模法具有的优越性。41889

毕业论文关键字 SFG建模法、 BOOST、CUK、小信号建模

毕业设计说明书外文摘要

Title DC/DC small signal modeling and simulation platform based on switching signal flow diagram

Abstract

Into twenty-first Century, the rapid development of the power electronics industry ,in order to meet the needs of the market,Developed a wide variety of power electronic converter.To develop these power electronic converters efficiently,We must establish a reasonable model based on mathematical modeling and computer simulation.This paper mainly introduces the SFG modeling method and it is verified by simulation.From the shallower to the deeper,first the simple two order circuit--BOSST circuit is analyzed and SFG modeling for it.After modeling, the model is simulated by PSIM and MATLAB.Check the correctness of the modeling results.And then analyze the complex higher order circuit CUK.So as to illustrate the correctness of the SFG modeling method and the superiority compared to other modeling methods.

Keyword SFG modeling method 、BOOST 、CUK 、Small signal modeling

1 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究现状 2

1.3 研究主要内容 3

2 开关信号流图建模法介绍 4

2.1 开关信号流图原理 4

2.2 开关信号流图建模步骤 9

3 用SFG建模法对BOOST电路建模 10

3.1 电路工作模式分析 10

3.2 SFG建模 13

3.3 仿真软件PSIM介绍 18

3.4 仿真验证 19

4 用开关流图建模法对CUK电路建模 21

4.1 电路工作模式分析 21

4.2 SFG建模 25

4.3 仿真验证 30

5 总结和展望 32

结论 33

致谢 34

参考文献 35

绪论

1.1 研究背景

现代电力电子系统是一种多调节量、多目标、非线性、变参数的复杂系统。不像线性系统那样，系统调试可以逐个变量依次调整，找到系统稳定的最佳状态。对于现在的电力电子系统，我们必须以数学建模、计算机仿真为基础，建立合理的模型。DC/DC小信号建模是开关电源[1]控制的基础，其有着重要的理论及工程应用价值。随着变换器技术的发展，电力电子设备在各个工业领域得到广泛应用，对电力电子变换器[2]建模仿真可以减少开发时间和花费、优化开关电源性能、提高设计效率等。DC/DC小信号建模是开关电源控制的基础，其有着重要的理论及工程应用价值。本文采用开关流图建模法对BOOST和CUK变换电路进行建模，开关流图建模法可以为任意给定的脉宽调制开关变换器提供了一个统一的大信号，小信号和稳态信号模型的图形表示方式,并且图形模型是很容易获得的，开关变换器系统可以被直观地表示出来。这是其他建模法所不具备的。开关变换器是脉冲和非线性动态系统，这样的系统可以在操作点附近是稳定的。