MATLAB仿真：基于Buck变换器的双闭环超级电容器恒流充电系统

资 源 简 介

本MATLAB仿真模型设计了双闭环控制的Buck变换器系统，采用外环电压和内环电流的PI调节策略，实现超级电容器恒流充电。通过仿真验证，该系统能有效维持充电电流稳定，避免过冲和电压波动，适用于工程研究与教学演示。

详 情 说 明

基于Buck变换器的双闭环超级电容器恒流充电系统MATLAB仿真模型

项目介绍

本项目设计并仿真了一种用于超级电容器充电的双闭环控制Buck变换器系统。系统采用电压外环和电流内环的PI控制策略，实现恒流充电模式，确保充电过程电流稳定，有效避免过冲和电压波动。通过MATLAB/Simulink搭建完整的电路拓扑与控制器模型，验证系统的动态响应特性、稳定性和充电效率。

功能特性

• 双闭环控制结构：外环电压控制与内环电流控制相结合，提升系统动态性能
• 恒流充电策略：维持超级电容器充电电流恒定，优化充电过程
• PI控制器设计：可调节的比例积分参数，实现精准控制
• 完整电路仿真：包含Buck变换器功率电路、PWM调制模块及负载模型
• 多维度输出分析：提供电压、电流、PWM信号等多种波形输出与分析

使用方法

1. 设置电源输入电压参数（如24V DC）
2. 配置超级电容器额定参数（容量、额定电压、等效串联电阻）
3. 调整双闭环PI控制器参数（比例增益Kp、积分时间Ti）
4. 设定期望充电电流数值
5. 配置仿真时间参数与采样周期
6. 运行仿真模型，观察输出波形与分析结果

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• Simulink仿真环境
• 推荐配置：4GB以上内存，具备数学计算加速功能

文件说明

主程序文件包含了系统仿真的核心控制逻辑，实现了双闭环控制器的参数初始化与系统配置，集成了Buck变换器电路模型与超级电容器负载特性，能够执行完整的充电过程仿真并生成关键性能指标的分析图表。该文件负责协调各子系统模块的运行，输出充电电压曲线、电流响应波形、PWM驱动信号等主要结果，并完成系统稳定性与稳态误差的评估计算。