工程技术类高含金量科研项目新课题上线！

MSDC-DC电力电子变换器的设计与控制

项目分类：工程技术｜物理学｜电学

课题背景01Project Background

DC-DC 变换器，也叫直流-直流变换器，是电力电子里很重要的一个设 备。它能把一种直流电源转换成另一种电压和电流的直流电源，应用在很多领域。 DC-DC 变换器的种类繁多，每种变换器都针对特定的应用场景来设计。

例如，Buck 电路 主要用于降压操作，Boost 电路则用于升压操 作，而 Buck-Boost 电路能够实现双向电压转 换操作。Cuk 电路则提供了在降压和升压模 式之间自如切换的能力。除了非隔离型电路， 隔离型电路如正激、反激、半桥、全桥和推挽 电路等，也在电力转换中扮演着重要的角色。

这些变换器的拓扑结构和参数选择对于实现高效且稳定的电源转换至关重要。在 本课题中，我们将利用 MATLAB 进行仿真，深入研究多种 DC-DC 变换器的设计， 包括它们的拓扑结构和参数选择，并实施电压电流的双闭环控制策略。通过仿真， 我们可以在不同的工作条件下测试和优化变换器的性能，实现电压电流的双闭环 控制策略，确保 DC-DC 变换器在各种应用中都能提供稳定且高效的电源转换。

该项目应用场景包括电路设计、电子信息工程。

项目目标02Project objective

（1）深入理解电力电子器件特性与使用方法。

电力电子器件是用于控制和转换电能的半导体器件，它们在电力系统中扮演着至关重要的角色。这些器件能够处理高电压和大电流，广泛应用于电力转换、电机控制、电源管理等领域。

（2）掌握常见非隔离型 DC-DC 变换器的拓扑结构与工作模式。

非隔离型 DC-DC 变换器是电力电子领域中常见的电 源转换设备，通过不同的拓扑结构实现输入电压到输 出电压的转换。例如 Buck 型变换器：

• 结构：包含一个电感、一个电容和两个开关。

• 模式：连续导通模式和断续导通模式。

• 公式：输出电压 Vout 与输入电压 Vin 和占空比 D 的关系为 Vout = D × Vin

（3）建立小信号模型，搭建 MATLAB 仿真模型，完成电压电流双闭环控制。

项目收获03Project harvest

本项目在数学、物理、编程和专业写作方面提供了多项技能提升

• 巩固学科知识点：数学-微积分 物理-电学

电力电子器件特性涉及电学知识。例如二极 管 (Diode) 特性：只允许电流单向流动，具有 单向导电性。其公式如下：

其中 I 是电流，Is 是饱和电流，V 是电压，n 是理想因子，VT 是热电压。

• 深度参与编程实践：使用专业编程语言实现仿真
• 掌握 LaTex 写作：学习掌握国际通用的科技写作软件 LaTex

项目成果04Project achievements

项目成果丰富，包括实物、数据、论文、专利等，不仅能帮助挖掘兴趣特长、选择适合自己的专业，成果对申请国际名校还有加分作用。

□ 项目总结 □ 技术报告

□ 仿真代码 □ 小论文

□ 求解器 □ 实物模型

□ 协助发表相关论文、申请软件专利

学习计划05Project Background

具体课程时长因项目不同存在差异，具体以课程计划为准。

历史学生案例06ExamplesF同学

成都石*国际部｜牛津大学机械工程专业

因为小学有参加过机器人竞赛的经历，而且也计划后期就读机械工程的方向。所以跟老师商议后，决定开展水下机器人水下机器人的科研项目对，这段经历不仅让我更直观的了解了工程学相关的知识，也可以说是我拿到牛津offer最直接的助力。

X同学

成都*德国际部｜德州农工大学

我进行科研项目不仅仅是因为物理ee要求学生进行自主实验，更因为我对我的项目（空气动力学）抱有极大的兴趣。

很早之前我就有过想要做飞行器简易研究的想法，但是苦于缺乏机会，而ee给了我一个完美的时机。在我做科研的过程中，学到新的物理学知识是必然的，然而我认为更重要的是动手能力。

因为我计划后期继续在工程方面发展，科研项目让我有机会自己动手设计，制作，组装和运行我的项目。