【Matlab综合设计】开环Buck-Boost升压-降压式变换器Simulink仿真（含仿真模块选择和参数计算过程） 之前写过一篇博客，是关于Buck-Boost变换器的开环控制，本篇博客将介绍Buck/Boost变换器结合PI+FCS-MPC控制的应用——直流母线稳压。

Buck-Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。Buck-Boost型开关电源以其电路结构简洁，输入电压范围宽，可升降压，输入输出电压极性相反，被广泛应用于中小功率DC/DC变换场合。电感影响输出纹波大小，电压的调整率。电容起到滤波的作用，可根据输出脉动电压峰峰值来确定。

如图所示，Buck-Boost变换器电路由 IGBT（Sw）、二极管（D）、储能电感（L）、滤波电容（C）和负载电阻（R） 组成。IGBT以几十到几百kHz的频率工作，在Ton期间Sw导通，Toff期间Sw关断，工作周期为T=Ton+Toff，开关频率为 f s = 1 / T s f_s=1/T_s fs​=1/Ts​。

✏️ 模态1： 当Sw导通时，电压Vs全部作用到电感L上，电感L储能，L上的电压上正下负，约等于输入电压Vs，电感电流iL此时从0开始线性增加，此时二极管D反偏截止，C向负载供能：

L d i L d t = V s L \frac{di_L}{dt}=V_s LdtdiL​​=Vs​

✏️ 模态2： 当电感L上的电压超过输出电压Vo时，D导通起到续流作用，向电容C充电同时向负载提供能量：

L d i L d t = − V o L \frac{di_L}{dt}=-V_o LdtdiL​​=−Vo​

电感L在Sw导通时位于输入侧，此时电源对电感进行充磁储能，电容C放电向负载电阻R供能，在Sw关断时位于变换器的输出侧。电能的传输关系与电感的大小之间存在关联，即有着一个临界的电感 L C L_C LC​。当变换器电感 L > L C L>L_C L>LC​时，Buck-Boost变换器工作在电感电流连续工作模式 (Continuous Conduction Mode, CCM)；而当变换器电感 L < L C LL_C L>LC​可以判断工作在CCM下

Buck-Boost变换器的自然频率：

f c = 1 2 π L C = 1 2 π 10 × 1 0 − 3 × 3 × 1 0 − 3 = 29.0576 f_c=\frac{1}{2 \pi \sqrt{LC}}=\frac{1}{2 \pi \sqrt{10×10^{-3}×3×10^{-3}}}=29.0576 fc​=2πLC ​1​=2π10×10−3×3×10−3 ​1​=29.0576Hz

可以判断开关管的开关频率满足状态空间平均法的基本假设

电池参数：

Matlab 版本：R2022b

电池作为动力源，经过Buck-Boost变换器，与直流母线和阻性负载相连。 外环电压环采用PI控制，考虑电池电流限幅 内环电流环采用FCS-MPC控制

母线电压：

基本稳定在200V

电池SoC、电流、电压：

下载链接

[1]马奥运.Buck-Boost变换器的模型预测控制研究[D].辽宁工程技术大学,2016.