升压-降压式变换器地仿真

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1、目录摘要-2-设计目的-2-设计原理-2-一、降压斩波电路-2-二、升压斩波电路-3-三、升降压斩波电路-3-设计过程-3-一、仿真原理图-3-二、仿真设计的详细过程-3-结果-3-总结-3--17-/心得体会-3-参考文献-3--17-/摘要直流斩波电路的种类很多，包括6种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路，Zeta斩波电路，前两种是最基本电路。直流斩波电路的功能是将直流电变为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。本文先分析了降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路的工作原理，又用Matlab对升压-

2、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。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。设计目的本次设计的预期目的如下：-17-/1、理解直流斩波电路中的降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路的工作原理，熟悉其原理图及工作时的波形图，掌握着两种电路的输入输出关系、电路解析方法、工作特点，并在理解的基础上会对直流斩波电路进行分析计算，加深对直流斩波电路的掌握及应用。2、熟练运用Matlab的可视化仿真工具Simulink建立电路的仿真模型，在此基础上对升降压斩波Boost—B

3、uck电路进行仿真分析，认真做好每个步骤。以提高设计建模的能力及加强对Matlab/Simulink软件的熟练程度。3、认真分析总结仿真结果，将仿真波形与常规分析方法得到的结果进行比较，对结果进行比较分析，体会Matlab软件在电力电子技术学习和研究中的使用价值。设计原理一、降压斩波电路降压斩波（BUCK）电路的拓扑结构图如1-1所示。图中实线部分表示开关器件导通时的回路，虚线部分表示器件关断时的续流回路。1、t=to时s闭合，电源ui向负载供电，负载电压uo=ui。2、t=t1时s断开，二极管D续流，负载电流下降。通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。-17-/3、t=t2时刻

4、，s再次闭合，重复上述过程。由电感器件的伏秒平衡原理，可以得出在电流连续和断续两种情况下，BUCK斩波电路的输出电压。电感电流连续时，有化简可得：电感电流断续时，有化简可得：由此可以看出，电感电流断续情况下的输出电压更高。-17-/二、升压斩波电路升压斩波（BOOST）电路的拓扑结构如图2-1所示。在图2-1中，实线部分表示开关器件导通时的回路，虚线部分表示开关器件关断时的回路1、假设L和C值很大。2、s闭合时，电源ui向电感L充电，电容C向负载R供电3、s断开时，电源ui和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量由电感器件的伏秒平衡原理，可以得出在电流连续和断续两种情况下，BUCK

5、斩波电路的输出电压。电感电流连续时，有化简可得：-17-/电感电流断续时，有：化简可得：由此可以看出，电感电流断续情况下的输出电压更高三、升降压斩波电路升降压斩波电路的拓扑结构如图3-1所示。实线部分表示开关器件导通时的回路，虚线部分表示开关器件关断时的回路1、s闭合时，电源ui向L供电使其贮能，C维持输出电压恒定并向负载R供电。2、s断开时，L的能量向负载释放，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。-17-/由伏秒平衡原理可得电感电流连续和断续的输出电压，且其极性与输入相反。电感电流连续时，有化简可得电感电流断续时，有化简可得由此可以看出，电感电流

6、断续时，BUCK-BOOST斩波电路的输出电压也增大。-17-/设计过程一、仿真原理图仿真参照的原理图如下：图（1）仿真原理图上图将开关s替换成IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，绝缘栅双极性晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,-17-/兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器性的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直

7、流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。故使用IGBT可以在很大程度上优化设计，减少误差，利于仿真结果的分析。二、仿真设计的详细过程根据升降压斩波电路原理图，建立升压-降压式变换器仿真模型，如图（2）所示：图（2）仿真图由IGBT构成直流降压斩波电路(BuckChop-per)的建模和参数设置：（1）电压源参数取Uo=100V；（2）IGBT按默认参数设置，（3）二极管按默认参数设置；-17-/（4）负载参数