电力电子升降压变换器课程设计.docx

1、电力电子升降压变换器课程设计1绪论电力电子技术课程是一门专业技术基础课，电力电子技术课程设计是电力电子技术课程理论教课以后的一个实践教课环节。 其目的是训练学生综合运用学过的变流电路原理的基础知识， 独立达成查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告的能力，使学生进一步加深对变流电路基本理论的理解和基本技术的运用， 为此后的学习和工作打下坚固的基础。电力电子技术课程设计是配合变流电路理论教课，为自动化专业开设的专业基础技术技术设计， 课程设计对自动化专业的学生是一个特别重要的实践教课环节。 经过设计能够使学生稳固、 加深对变流电路基本理论的理解， 提升学生运用电路基本理论剖析和办理实质问题的能力，

2、培育学生的创新精神和创新能力。斩波电路 (DC Chopper)的功能是将直流电变成另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流直流变换器 ( DC/DC Converter)。直流斩波电路的种类好多，包含 6 种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，起落压斩波电路， Cuk 斩波电路， Sepic 斩波电路， Zeta 斩波电路，前两种是最基本电路。应用Matlab 的可视化仿真工具 Simulink 成立了电路的仿真模型，在此基础上对起落压斩波 BoostBuck 电路进行了较详尽的仿真剖析。本文剖析了起落压斩波电路的工作原理，又用 Matlab 对升压 -降压变换器进行了仿真建模，

3、最后对仿真结果进行了剖析总结。2起落压斩波电路的设计2.1 起落压斩波电路工作原理（1）V 通时，电源 E 经 V 向 L 供电使其贮能，此时电流为 i1 。同时， C保持输出电压恒定并向负载 R 供电。（2）V 断时， L 的能量向负载开释，电流为 i2 。负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。a)原理图b)波形图图（ 3） 升压 /降压斩波电路的原理图及波形图数目关系：稳态时，一个周期 T 内电感 L 两头电压 uL 对时间的积分为零，即：T0uL d t0当 V处于通态时， uLE；当 V 处于断态时， uLuo ；于是：Et onU 0 toff所以输

4、出电压为：U 0ton EtonEEtoffTton1因而可知，改变导通占空比，就可以控制斩波电路输出电压 U。的大小。当 01/2 时为降压，当 1/2 1 时为升压，故称作起落压斩波电路。图（3）b) 中给出了电源电流 i1和负载电流 i2 的波形，设二者的均匀值分别为 I1 和 I2 ，当电流脉动足够小时，有：I 1tonI 2toff由上式可得：toff1I1I2I1ton假如 V、 VD为没有消耗的理想开关时，则：EI1 U o I 2其输出功率和输入功率相等，可将其看作直流变压器。2.2 依据起落压斩波电路原理图如图（ 3），成立升压 - 降压式变换器仿真模型，如图（ 4）所示：图

5、（ 4）升压 - 降压式变换器仿真模型 的建模和参数设置 ： 的建模和参数设置 ：3.设计结果及剖析1、脉冲发生器中的脉冲宽度设置为脉宽的 33.3%，2、仿真结果如图（ 5）所示：图（ 5）控制脉冲占空比 33.3%从图 5 能够看出，负载上均匀电压为 10 V，波形为有少量涟漪的直流电压；理论计算：U 01E E 10V，Uo 与E 极性相反；仿真结果与起落压斩波理论剖析符合。3、脉冲发生器中的脉冲宽度设置为脉宽的 66.6%，4、仿真结果如图（ 6）所示：图（ 6）控制脉冲占空比 66.6%从图 6 能够看出，负载上均匀电压为 40 V，波形为有少量涟漪的直流电压；解 输出 10v 时的

6、占空比 Dc=13则Lc=R2(1-Dc)2Ts=10 2（ 2/3 ）2 1/20000=104uHC=V0DCTS/RU0=1/10 320000=886uF输入 40v 时的占空比为 Dc=2/3则Lc= R2(1-Dc)2Ts=10 2（ 1/3 ）2 C=V0DCTS/R U0=1/10 320000=886uF4总结经过以上的仿真过程剖析，能够获得以下结论：(1)直流斩波电路可将直流电压变换成固定的或可调的直流电压，使用直流斩波技术，不单能够实现调压的功能，并且还能够达到改良网侧谐波和提高功率因数的目的。 直流斩波技术主要应用于已拥有直流电源需要调理直流电压的场合。(2)起落压斩波

7、电路（ Boost- Buck Chopper ）能够方便的调理输出电压，因为输出电压为： U 0ton EtonEE；若改变导通比，toffT ton1则输出电压能够比电源电压高，也能够比电源电压低，当0 1/2 时为降压，当 1/2 1 时为升压，轻松实现直流变换中的升压和降压作用，工业生产应用宽泛。(3)直流变换电路主要以全控型电力电子器件作为开关器件，经过控制主电路的接通与断开，将恒定的直流斩成断续的方波，经滤波后变成电压可调的直流输出电压。 利用 Simulink 对降压斩波电路和起落压斩波的仿真结果进行了详尽剖析，与采纳惯例电路剖析方法所获得的输出电压波形进行比较，进一步考证了仿真

8、结果的正确性。(4)采纳 Matlab/Simulink 对直流斩波电路进行仿真剖析， 防止了惯例剖析方法中繁琐的绘图和计算过程，获得了一种较为直观、快捷剖析斩波电路的新方法。同时其建模方法也合用于其余斩波电路的目标，只要对电路构造稍作改变即可实现，所以适用性较强。(5)应用 Matlab/Simulink 进行仿真，在仿真过程中能够灵巧改变仿真参数，并且能直观的察看到仿真结果随参数的变化状况，方便学习与研究。5领会本次设计中我查阅了有关书本、资料，第一对直流斩波电路有了大概的掌握，直流变换电路主要以全控型电力电子器件作为开关器件，经过控制主电路的接通与断开，将恒定的直流斩成断续的方波，经滤波

9、后变成电压可调的直流输出电压。进一步复习了直流斩波电路的基本种类，包含降压斩波电路、升压斩波电路、起落压斩波电路等，理解了其工作原理，熟习其原理图及工作时的波形图，掌握了这几种电路的输入输出关系、电路分析方法、工作特色，并在理解的基础上能对直流斩波电路进行剖析计算，加深了对直流斩波电路的掌握及应用。经过使用 Matlab 的可视化仿真工具 Simulink 对起落压斩波 BoostBuck 电路成立仿真模型，我更为熟习了仿真库里的原器件，增强了绘图能力，使用 SCOPES（示波器），能够在运转目标时简洁地察看到仿真结果，还可将多个结果放在一同以便对照，使我领会到了 Matlab 的可视化仿真工

10、具 Simulink 的功能的齐备及使用的便利。同时在仿真建模的基础上对起落压斩波Boost Buck 电路进行了详尽的仿真剖析，将仿真波形与惯例剖析方法获得的结果进行比较，提升了我设计建模的能力、剖析总结能力及增强了对Matlab/Simulink 软件的娴熟程度。总之，经过此次鉴于 MATLAB 的升压 -降压式变换器的仿真的设计，我不论在理论剖析上仍是在建模拟真上都是得益颇多， 领会到了 Matlab 软件在电力电子技术学习和研究中的应用价值，同时它也是能让我们将理论与实践相联合、将所学知识系统化联系在一同的很好的工具，经过仿真能使所学的观点理解的更清楚、知识掌握的更坚固。参照文件1王兆安、黄俊电力电子技术机械工业第一版社， 200962王忠礼、段慧达、高玉峰 MATLAB 应用技术在电气工程与自动化专业中的应用清华大学第一版社， 2007 13王辉、程坦直流斩波电路的 Matlab/Simulink 仿真研究现代电子技术，20095：174-175