ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＷＯＲＬＤ・ ｊ 变换器的设计 广东理工学院电气工程系宫占霞吴琼张晓亚 【摘要】本文以变换器控制电路Ｂｕｃｋ为主要研究对象，结合滑模变结构与ＰＩ控制，研究其稳定性，并通过Ｍａｔｌａｂ对控制电路进行仿真，验证 所提出设计的可行性。 【关键词】变换器；稳定性；Ｍａｔｌａｂ ｔｒｏｌ，ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｉｔｓ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ Ｍａｔｌａｂ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｖｅｉｌｆｙ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｄｅｓｉｇｎ． Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｕｃｋ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ＰＩ ｃｏｎ－ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；Ｍａｔｌａｂ ０引言 电力电子变换器追求的目标为高可靠、高功率和高稳定性， 伴随现代技术的快速发展，国内外己研制出各种形式的变换器，然 而，这些变换器内部的电路都是［￣ＤＣ／ＤＣ电路演变而来。 １系统的设计 控制系统由控制电路与主电路共同组成。控制电路由能实现能 量从输入端到输出端保持不变的ＩＧＢＴ管构成；主电路由二极管、 电容、电感和负载等构成。 １．１控制电路的设计 控制电路主要由Ｂｕｃｋ变换器结合滑模变结构与ＰＩ控制结合而 成，其结构图如图１所示： 图１控制电路结构图 图１所示中，变换器的结构图和结构模型如图２和式１所示 ＋ 圈２变换器结构图 ｆ哮＝ 一 【ｃ警 （式１） 综上，得到状态方程为： ＝ ＋ ｊ （式２） １．２滑模控制器控制方程 对式２进行求导，根据ｊ＝０得控制方程Ｕｅｑ￣ｔ３ ｋｐ Ｌ 一 ＋ 妻 一＿二二 一 ） ： （ ） 因为ｕｅｑ的变化范围为【０，１］，因此得到下式： ｋ ｋ ，Ｌｋ，Ｌｘ ＋ ｏ 。＜ 。。 ：Ｌ — Ｌｘ￣－—Ｕ．一（ｘ：．－ｘ：）＜ｌ （式４） —一＜ｌ４ 对式４进行变换，得： ＝ 一等 ＋篙¨ （娴 ： 其中：ｄ＝Ｕ ，ｄ＝亡， ＝鲁，Ｖｃ为控制信号， 为三角波峰值。 ２系统仿真 使用Ｍａｔｌａｂ进行仿真，仿真模型如图３所示。 … 图３仿真模型图 参数设定：Ｌ＝７ｍＨ，Ｃ＝１０００ １１ Ｆ，开关周期为４ｋＨｚ，最大步长 值为１ｅ一７，解算器为ｏｄｅ２３ｔｈ，输入电压从１００Ｖ突变到２００Ｖ。 Ｉ＾ 图４电路稳定时的电压输出波形 （下转第１６３页） 电子世界・１６１・ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ Ｗ０ＲＬＤ・ ｊ 游 入端元件，输出端元件，安装传感器，ＰＬＣ输入端．接近开关接 四，瓶栽接种机梯形图 编制瓶栽接种机梯形图，采用主程序调用子程序操作，定义４ 个子程序，调用由Ｎ指定的子程序段，当子程序执行结束后，程序 线，ＰＬＣ输入端．光电开关接线，ＰＬＣ输出端．电磁继电器接线。安 装瓶栽接种机Ｉ／Ｏ接线板后，安装电磁阀，气缸，气管，以实现机 械控制，组装的瓶栽接种机设备图如图４： 返回到调用处。所有被调用的子程序需经过定义，子程序内容执行 结束后，系统会自动返回到主程序如图２。 五、瓶栽接种机ｉ／ｏ接线图 绘制瓶栽接种机Ｉ／０接线图如图３： 图４ 最后，对传感器位置不断调整，对接种机的控制过程进行整机 调试，经过一个多月的设计与调试，最终达到了公司的张工程师向 我们提出的要求，符合食用菌接种生产实践要求，提高了食用菌接 种过程的自动化程度，有一定的实用价值，可以推广到农村的小型 企业中，提高食用菌接种效益，目前存在的问题是瓶栽接种机的稳 定性有待于实践检验。 参考文献 …黄小毛，万鹏等．基于气动ＰＬｃ控制一食用茵锥形种木机Ｄ】．农 机化研究２０１ １ ｆ１０）． 【２】欧姆龙ＣＰ１Ｅ一操作手册． 图３ 作者简介： 六、瓶栽接种机ｉ／ｏ实际接线和设备调试 按照接种机ＰＬＣ Ｉ／０接线图，安装ＰＬＣ接线端子，安装ＰＬＣ输 梁伟，高级讲师，研究方向：电子工程，计算机电路。 阎涛，高级讲师，研究方向：计算机，自动化。 （上接第１６１页） 从仿真图中可以看出，随着输入电压值的突变，输出电压没有 明显的波动，基本稳定；在负载突变的情况下，输出电压也基本保 持稳定。综上可知，该控制系统在输入电压和负载存在突变的情况 下表现很好的稳定性与动态性能。 ３总结 本文针对以变换器为主电路的系统进行设计和仿真，先后从系 图５突变电压情况下的电压输出波形 统的设计与仿真两方面进行说明，得出最终的仿真结果，验证设计 的良好鲁棒性与可行性。 当负载发生突变，阻值在短时间内从３００Ｑ变换至ｌＯ０Ｑ时，且 保持输入电压稳定的情况下，仿真结果如图６所示。 参考文献 …刘胜利．现代高频开关电源实用技术【Ｍ】．电子工业出版社，２００１． 【２］ｗ．Ｐｅｒｒｕｑｕｅｔｔｉｄ．Ｐ．Ｂａｒｂｏｔ，Ｓｌｉｄｉｎｇ Ｍｏｄｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ．２００２． 【３］Ｕｔｋｉｎ Ｖ Ｉ．Ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ ＴｒａｎｓＡｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏ１．１９７７． Ｌ．Ｉ 图６负载突变情况下的电压输出波形 电子世界・１６３・
