电力电子升降压变换器课程设计.docx
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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，培育学生的创新精神和创新能力。
斩波电路（DCChopper）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/DCConverter）。
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Boost—Buck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，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：
T
0
u
Ldt
0
当V处于通态时，uL
E；当V处于断态时，uL
uo；于是：
Eton
U0toff
所以输出电压为：
U0
tonE
ton
E
E
toffT
ton
1
因而可知，改变导通占空比α，就可以控制斩波电路输出电压U。
的大
小。
当0<α<1/2时为降压，当1/2<α<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：
I1
ton
I2
toff
由上式可得：
toff
1
I1
I2
I1
ton
假如V、VD为没有消耗的理想开关时，则：
EI1UoI2
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（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10V，波形为有少量涟漪的直流电压；
理论计算：
U0
1
EE10V
，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40V，波形为有少量涟漪的直流电压；
解输出10v时的占空比Dc=1／3
则
Lc=R／2（1-Dc）2Ts=10／2×（2/3）2×1/20000=104uH
C=V0DCTS/R△U0=1/10××3×20000=886uF
输入40v时的占空比为Dc=2/3
则
Lc=R／2（1-Dc）2Ts=10／2×（1/3）2×
C=V0DCTS/R△U0=1/10××3×20000=886uF
4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）起落压斩波电路（Boost-BuckChopper）能够方便的调理输出电压，
因为输出电压为：
U0
tonE
ton
E
E
；若改变导通比α，
toff
Tton
1
则输出电压能够比电源电压高，也能够比电源电压低，当
0<α<1/2时为降
压，当1/2<α<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Boost—Buck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，2009．6
[2]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，2007．1
[3]王辉、程坦．直流斩波电路的Matlab/Simulink仿真研究．现代电子技术，
2009．5：
174-175
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