基于MATLAB/SIMULINK的buck变换器的设计与分析 摘要：
本实验分析了buckDC/DC变换器的工作原理，对其进行状态空间平均法建模。并应用Matlab进行仿真实验和控制系统性能的优化。
1.1 buck电路的开关过程分析
buck电路的基本拓扑电路如图1所示。Buck交换器有电感电流连续（CCM）和电感电流断续（DCM）两种工作模式，下面仅对CCM模式进行分析和仿真。在CCM模式下电路工作过程分VT导通和关断两个阶段。VT导通时为电感L储能阶段，此时电源向电感及负载提供能量，VT关断时电感L释放能量供负载工作。在CCM模式下，buck电路的工作情况如图2所示，图2（a）为VT导通时的拓扑电路，图2（b）为VT关断时的拓扑电路。
1.2 buck变换器基于状态空间平均法的建模
对buck变换器列写状态方程 VT导通状态下： 电路方程为
状态方程为
VT关断状态下： 电路方程为
状态方程为
根据状态空间平均法，可以得到buck变换器的状态空间平均模型。其基本思想是根据开关处于通态和断态时各自的状态方程及所占的时间比例，将两个不同时间段的方程按各自的时间比例加权平均，即可得到一个开关周期内，系统近似的平均状态方程。因此设占空比为D，D*VT导通状态下的电路方程+（1-D）*VT断开状态下的电路方程得：
由此得平均状态方程：
因此应用现代控制理论得出buck电路的数学模型
式中：状态变量X1为buck变换器输出电压，即电容两端电压；X2为电感电流；D为占空比。
1.3 buck变换器的MATLAB/SIMULINK仿真分析
(1) 仿真程序
(2) 进行参数的设定
设定输入电压u=100V，R=0.5欧姆，D=40%，L=0.01H，C=0.1F