电力电子升降压变换器课程设计报告书Word下载.docx

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应用Matlab的可视化仿真工具Simulink建立了电路的仿真模型，在此基础上对升降压斩波Boost—Buck电路进行了较详细的仿真分析。

本文分析了升降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分析总结。

2升降压斩波电路的设计

2.1升降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维持输出电压恒定并向负载R供电。

（2）V断时，L的能量向负载释放，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

数量关系：

稳态时，一个周期T电感L两端电压uL对时间的积分为零，即：

当V处于通态时，

；

当V处于断态时，

于是：

所以输出电压为：

由此可见，改变导通占空比α，就能够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<

1时为升压，故称作升降压斩波电路。

图（3）b）中给出了电源电流i1和负载电流i2的波形，设两者的平均值分别为I1和I2，当电流脉动足够小时，有：

由上式可得：

如果V、VD为没有损耗的理想开关时，则：

其输出功率和输入功率相等，可将其看作直流变压器。

2.2根据升降压斩波电路原理图

如图（3），建立升压-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

2.3的建模和参数设置：

3.设计结果及分析

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可以看出，负载上平均电压为10V，波形为有少许波纹的直流电压；

理论计算：

，Uo与E极性相反；

仿真结果与升降压斩波理论分析吻合。

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可以看出，负载上平均电压为40V，波形为有少许波纹的直流电压；

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×

0.2×

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×

1/2000=10.4uH

C=V0DCTS/R△U0=1/10×

20000=886uF

4总结

通过以上的仿真过程分析，可以得到下列结论：

（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，不仅可以实现调压的功能，而且还可以达到改善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具有直流电源需要调节直流电压的场合。

（2）升降压斩波电路（Boost-BuckChopper）能够方便的调节输出电压，由于输出电压为：

；

若改变导通比α，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低，当0<

1时为升压，轻松实现直流变换中的升压和降压作用，工业生产应用广泛。

（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，通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，经滤波后变为电压可调的直流输出电压。

利用Simulink对降压斩波电路和升降压斩波的仿真结果进行了详细分析，与采用常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较，进一步验证了仿真结果的正确性。

（4）采用Matlab/Simulink对直流斩波电路进行仿真分析，避免了常规分析方法中繁琐的绘图和计算过程，得到了一种较为直观、快捷分析斩波电路的新方法。

同时其建模方法也适用于其他斩波电路的方针，只需对电路结构稍作改变即可实现，因此实用性较强。

（5）应用Matlab/Simulink进行仿真，在仿真过程中可以灵活改变仿真参数，并且能直观的观察到仿真结果随参数的变化情况，方便学习与研究。

5体会

本次设计中我查阅了相关书籍、资料，首先对直流斩波电路有了大致的掌握，直流变换电路主要以全控型电力电子器件作为开关器件，通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，经滤波后变为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类型，包括降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路等，理解了其工作原理，熟悉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、电路解析方法、工作特点，并在理解的基础上能对直流斩波电路进行分析计算，加深了对直流斩波电路的掌握及应用。

通过使用Matlab的可视化仿真工具Simulink对升降压斩波Boost—Buck电路建立仿真模型，我更加熟悉了仿真库里的原器件，增强了画图能力，使用SCOPES（示波器），可以在运行方针时简明地观察到仿真结果，还可将多个结果放在一起以便对比，使我体会到了Matlab的可视化仿真工具Simulink的功能的齐全及使用的便捷。

同时在仿真建模的基础上对升降压斩波Boost—Buck电路进行了详细的仿真分析，将仿真波形与常规分析方法得到的结果进行比较，提高了我设计建模的能力、分析总结能力及加强了对Matlab/Simulink软件的熟练程度。

总之，通过这次基于MATLAB的升压-降压式变换器的仿真的设计，我无论在理论分析上还是在建模仿真上都是受益颇多，体会到了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结合、将所学知识系统化联系在一起的很好的工具，经过仿真能使所学的概念理解的更清晰、知识掌握的更牢固。

参考文献

[1]王兆安、黄俊．电力电子技术．机械工业，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，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