基于MATLAB/Simulink的双闭环Buck变换器控制系统仿真项目

资 源 简 介

本项目使用MATLAB/Simulink搭建Buck变换器完整仿真模型，实现电压外环和电流内环的双闭环控制策略。包含功率级电路设计和PID控制器优化，可用于电力电子系统教学与研究。

详 情 说 明

基于Simulink的Buck变换器双闭环控制系统仿真与分析

项目介绍

本项目利用MATLAB/Simulink平台构建了Buck变换器的完整仿真模型，采用电压外环和电流内环相结合的双闭环控制策略。模型详细实现了功率级主电路与数字控制回路，能够精确模拟变换器在不同工况下的动态响应特性，为电力电子控制系统设计与分析提供有效的仿真工具。

功能特性

• 精确的系统建模：包含MOSFET、二极管、电感、电容等功率器件，准确反映Buck变换器的开关行为。
• 先进的双闭环控制：电压环（外环）确保输出电压稳定，电流环（内环）提升系统动态响应速度与稳定性。
• 全面的工况模拟：支持启动过程、负载阶跃突变、输入电压变化以及参考电压指令阶跃等多种测试场景。
• 详细的性能分析：自动计算并输出关键性能指标，如稳态误差、超调量、调节时间及输出电压纹波。
• 系统的稳定性评估：提供开环伯德图绘制功能，用于分析系统相位裕度与增益裕度，评估控制环路稳定性。

使用方法

1. 参数配置：在main.m脚本中设置或修改电路参数（如输入电压、电感、电容值）与控制参数（双环PI控制器参数）。
2. 运行仿真：执行脚本，它将自动调用并运行预设的Simulink模型。
3. 结果分析：仿真结束后，查看自动生成的时域波形图（输出电压、电感电流、驱动信号）和性能指标数据。稳定性分析结果（伯德图等）也将一并给出。

系统要求

• 软件平台：MATLAB R2018b 或更高版本。
• 必需工具包：Simulink、Simscape Electrical（ formerly SimPowerSystems）。

文件说明

主程序脚本完成了项目的核心功能集成与自动化流程。它主要负责定义仿真所需的全部系统参数，包括电路元件参数与控制器参数；在此基础上，调用并运行Simulink仿真模型，驱动整个系统进行动态计算；仿真结束后，脚本会自动执行数据后处理，绘制关键波形曲线，计算各项稳态与暂态性能指标，并生成系统开环传递函数的伯德图以进行稳定性分析。