参考视频：05 Buck电路（PWM实现与闭环反馈）_哔哩哔哩_bilibili

本人使用的matlab版本：Matlab 2024b

电路原理图

相关参数：Vi=50V     Vo=20V      L=400uH       C=100uF      f=20kHz      R=20Ω

搭建模型

1.打开MATLAB，点击新建，选择Simulink。

2.点击空白模型。

3.点击库浏览器

4.点击启动独立的库浏览器，这样比较好操作。

5.在Simulink库浏览器中，选中Simscape->Electrical->Specialized Power Systems，找到powergui，将其拖入到模型中。

6.下面依次将用到的器件拖入到模型中。

直流电源：Simscape/Electrical/Specialized Power Systems/Sources/DC Voltage Source

二极管：Simscape/Electrical/Specialized Power Systems/Power Electronics/Diode

Mos管：Simscape/Electrical/Specialized Power Systems/Power Electronics/Mosfet

RLC负载：Simscape/Electrical/Specialized Power Systems/Passives/Series RLC Branch

（可以把它复制分别设置为电感，电容和电阻）

7.按照电路原理图连接模型。并设置器件参数。

直流电源设置为50V，一般只验证电路原理的话，mos管和二极管参数都不设置。电感设置为400微亨，电容设置为100微法，电阻设置为20欧姆。

8. 添加测量装置，测量电阻的电压，设置电阻测量修改为Branch voltage，

添加万用表模块

（Simscape/Electrical/Specialized Power Systems/Sensors and Measurements/Multimeter）

添加示波器模块（Simulink/Sinks/Scope）

双击万用表打开参数设置，选中Ub，点击Select，点击确定。

添加mos管的脉冲信号

9.添加mos管的脉冲信号，第一种方式1.添加脉冲发生器，查找Simulink/Sources/Pulse Generator，设置周期1/20k，设置占空比20/50=0.4=40%（Buck电路的占空比就是输出比输入）。

10.设置运行参数：将停止时间设置为0.1s，点击模式设置，设置一下最大步长，一般相控设置为1/1e-4即可，斩控根据开关频率确定，20k设置为0.5e-6，这样生成的曲线更加光滑。

11.点击运行，双击打开示波器，可以看到最终稳定电压波形与20V差一点（差不多在19.5V左右），原因1.mos管导通会有一个导通电阻2.实际中电容、电感都会有寄生参数，3，在续流过程中，二极管也会有一个压降。

12.添加mos管的脉冲信号，第二种方式2.用一个调制波与载波进行比较，就是PWM波。由于这里占空比是固定的，所以载波就是一个常数。

添加常数（位置：Simulink/Commonly Used Blocks/Constant）

添加调制波（位置： Simulink/Sources/Repeating Sequence）周期1/20000，幅值1

添加比较模块（位置：Simulink/Commonly Used Blocks/Sum）用做差等价，将++修改为+-。

13.得到的结果再进行逻辑比较，添加模块Simulink/Logic and Bit Operations/Compare To Zero，设置逻辑为小于。

14.调制波接一个示波器，运行可以看到锯齿波的波形。

15.也可以修改调制波参数，让它变成三角波。周期的一半达到幅值。

16.把常数改为0.4，这样占空比就是20/50，点击运行，发现波形也和第一种差不多，没有稳定到20V。

17.添加mos管的脉冲信号，第三种方式3.不用不研究具体的调制原理，可以之间用Simscape/Electrical/Specialized Power Systems/Power Electronics/Power Electronics Control下面的各种调制波形，我们这里用PWM波的PWM Generator (DC-DC)模块。它的输入是占空比，频率设置为20k，进行连线即可。

18.点击运行，波形还是一样，没有稳定到20V，还在19.5V左右。

闭环控制的实现

19.控制是给定与反馈进行比较，然后得到误差。

设置一个20的常数，然后与万用表输出的电阻电压做差。

添加一个PID调节器（位置：Simulink/Continuous/PID Controller）

20.  设置PID调节器的参数。kp的设定，本次设定是20V ，假如输出误差为1V，那kp可以设置为1/50，另外可以增加5倍的放大倍数。ki是每1s的调节，所以可以先放大100倍，微分系数先不设置。另外需要进行限幅。我们输出的是占空比，所以是对占空比限幅，由于我们不是一直导通，所以设置0.02-0.98之间。

PID控制原理可参考：PID 控制原理详解（面向储能变流器应用）-CSDN博客

如果点击确定报错，请在初始化中设置初始条件设置为外部就可以了。

21.查看无静差控制，可以通过点击运行，查看波形，可以波形最后稳定到20V。

可以在PID模块前面添加一个示波器，可以查看误差的波形。可以看到误差逐渐趋于0。

复合控制

22.我们发现结果虽然最终趋于目标值，但整个调节过程还是比较缓慢，这里采用开环+闭环的方式进行复合型的控制。大范围变化靠开环快速到位，小范围精调靠闭环稳定控制。占空比基值 = 开环计算值，最终占空比 = 开环值 + PID修正量，PID进行小范围的扰动调节。

我们把目标电压除以输入电压，当作我们的占空比。添加除操作（位置：Simulink/Math Operations/Divide)，被除数加一个matlab最小的值，防止除以0报错。

23.修改PID的上下限为正负0.2，

24.点击运行，查看波形，可以看到更快时间进行了调节。