电力电子仿真作业.docx

1、电力电子仿真作业1、 开关电源仿真。（1）单端反激式电路（Flyback）：（2）仿真波形：（蓝色为T的电流I(Q)，红色为二极管上电流I(D)）（3）分析：当T导通的DT时区中，输出变压器初级电流I（Q）线性上升，u1=Vi，u2=nVi，该电压使得二极管处于反偏截止，I(D)=0，负载电流由C放电维持，这种情况持续到t=DT为止；当tDT时，T关断，原先存储在L1中的能量不能突变，为维持电流连续，变压器初、次级绕组电压反号，u20，迫使二极管导通，I(D)0，电感能量逐步转化为电场能量向电容C充电和向负载供电。二极管一旦导通，u2便被箝在Vo的水平上，如果C的数值很大，输出电压无脉动，则u

2、2=Vo，次级绕组电流将线性下降，直到t=T为止。2、分析并仿真隔离性的Sepic电路（即BIFRED电路），说明其特点。（1）BIFRED电路：（2）仿真波形：（3）电路分析：BIFRED是具有PFC能力的单级反激式开关电源电路。当开关S1闭合时，电感充电，电容经S1给T的此话电感充电。S1流过上述两部分电流，二级管截止。S1断开，电感电流经电容和T流动，给电容储能；同时T的激磁电感也放电。两部分电流均流过二极管，当电感电流到零，此时电流继续流动。磁化电流连续。开关导通变压器储能、断开时放能。放能过程中，电容的充电电流也传递到变压器的副边。磁化电感工作在电流连续模式，输出电压与负载无关。电路

3、性能比Boost电路与Flyback级联要优。在恒导通比控制时，升压电感在DCM方式下工作。电路的主要问题是要求Cb上的直流电压足够高但不能过高。当电路轻载或空载时，Cb上的直流电压将不断升高。为了减小电容上的电压，可以通过改变开关频率（也可以调导通比，但受PFC的限制）的方法来调节。当线电压低或负载电流大时开关频率降低；相反，升高开关频率。3、 分析并仿真隔离性Cuk电路（BIBRED电路），说明其特点。（1）仿真电路图（2）波形图：（3）电路分析：BIBRED电路是具有PFC能力的单级正激式开关电源电路。电路中C1隔离了输出直流。S1闭合，电感L充电，CB经S1加在T的原边。变压器副边电压

4、为VCBn。D2两端电压为VCBn VC1， D2截止。S1断开，变压器磁化电流与L放电电流流过变压器。CB充电。D2导通，两个电流给C1充电。C1的电压也为变压器提供磁通复位的反压。当CB充电电流下降到零后，磁化电流继续流动。电路工作于CCM。该电路的主要问题也是当电路轻载或空载时，CB上的直流电压将不断升高。为了减小电容上的电压，可以通过改变开关频率（而不是导通比，因调节受PFC的限制）的方法来调节。当输入电压低或负载电流大时开关频率降低；相反，升高开关频率。4、 Boost PFC电路（1）电路图：（2）仿真结果：（3）理论分析：Boost电路中，电感电流是电源电流，所以能够直接控制电源

5、电流波形。开关在低电位端，控制容易。当在DCM方式下时，电路具有自然的PFC能力而不需要复杂的控制。电路进行了电流跟踪以保证网侧电流正弦化提高功率因数。实现输出电压的调节，尽可能避免电压过零区的电流断续以保证电流有较小的失真。5、三相PWM脉冲整流电路。（1）电路图（2）交流侧电流、电压和直流侧电压（3）交流侧三相电流、单相电压、调制波和直流侧电压（4）理论分析：脉冲整流电路能将输入的交流变成直流，也可将直流逆变成交流电回馈电网。无论整流或逆变其电网侧的电流与电压同相位、波形近似正弦，功率因数接近单位值。脉冲整流器是应用脉宽调制技术发展而来的一种新型电源变流器。脉冲整流器引入的目的是为了克服相

6、控整流器对电网的污染。脉冲整流电路有电压型脉冲整流电路和电流型脉冲整流电路两种，该仿真以电压型脉冲整流电路为例，可以看出较好地实现了功率因数的补偿，减少了对电网的污染。6、CCM方式下Boost PFC电路控制系统（平均值电流控制）（1）仿真电路：（2）仿真波形：（3）分析：电感电流与电流参考进行比较，结果送PI调节器。PI输出电压与锯齿电压比较得到开关通断信号。当电感电流超过指令，积分器反向积分，输出电压变小，脉宽变窄；相反，脉宽变宽。在一个控制周期中开关动作时刻取决于误差信号的积分结果，所以，称为平均值控制。7、CCM方式下Boost PFC电路控制系统（峰值电流控制）（1）仿真电路（2）

7、仿真波形（3）电路分析电网电压被当作电流参考指令。电感电流与电流指令比较。当电感电流峰值小于指令值，开关闭合，电感电流增大；当电感电流峰值大于指令值，开关断开， 电感电流减小。电感电流的峰值包络线是正弦。当输出电压变化时，等效参考电流指令的大小发生变化，开关时刻也相应变化。当输出电压误差电压电流指令变大电感电流增大输出电压。由于电流跟踪方式不能实现恒频PWM，这会产生连续谐波谱，不利于滤波。需要增加一个定频控制环节。即将比较器的输出与一个锯齿波相比较，再去控制开关的导通与关断。8、三相桥式SPWM逆变电路（频率调制比N=5，幅值调制比为0.8）。（1）仿真电路图（2）仿真波形图（3）三相桥式S

8、PWM逆变电路分析假设负载为感性，电流滞后电压一个相角。电路有如下的工作模式：a）三个可控开关导通。此时负载从直流电源获得能量。这三个可控开关是6个开关中的三个。b）二个可控开关和一个二极管导通。此时负载从电网获得电能，同时，无功在绕组内交换。c）二个二极管和一个可控开关导通。无功向电源反馈同时也在绕组间交换。d）在SPWM方式工作的逆变电路中，有两种特殊模式：T135全部为导通信号和T246全部为导通信号。当T135为导通信号时，根据规则T246是关断的。同理D246也是关断的。因为D246的导通不会阻碍T135的导通，而T135的导通却要关断D246。此时，T135与D135中哪些真正导通

9、，与当时的电流有关。电路有如下规律：1）电路有上部3个开关或下部三个开关同时导通的情况。此时输出电压为零。电源输入电流为零。2）当滞后的功率因数角小于60度时，电路工作时总是在上（下）全通、2T1D、3T这几种模式中转换。9、直直变换电路。（1）BUCK电路。仿真波形：基本分析：当电压占空比选择为0.5时，输出电压为0.5Ud，为5V。在开关开通时，电感电流上升，其上升斜率即Ldi/dt为Ud-Uo,电感上的压降为Ud-Uo.开关断开后，电感电流下降，其Ldi/dt=Uo，电感上的压降为Uo。仿真结果知：最大电流约为5.25A，最小电流约为4.75A，平均电流约为5A.开通时电感电压为5V，关断时电压为5V。（2）BOOST电路仿真电路图：仿真结果：基本分析：电感电流在CCM下，开通时上升，关断时下降。电压增益Av=Uo/Ud=1/Do.当Ud=10V，Do=0.5时，Uo=20v。电流脉动为UdDT/Ld=10*0.5*100u/100u=5A.电压脉动量为Uo*DT/RC=20*0.5*100u/(5*450u)=0.45V。仿真分析：在所得的波形图中可以看出电感电流最大值约为10.5A,最小值约为5.5A。输出电压脉动值约为0.5V，输出电压与理论分析接近。忽略此处.