Boost和Buck-Boost变换器的设计与计算机仿真.doc

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1、电力电子系统的计算机仿真——总结报告题目：Boost和Buck-Boost变换器的设计与计算机仿真31一、综合训练设计容及技术要求1.MATLAB部分（1）熟悉Matlab使用环境。（2）初步掌握Matlab的基本应用，包括数据结构，数值运算，程序设计及绘图等。（3）熟悉Simulink系统仿真环境，包括Simulink工作环境，基本操作，仿真模型，仿真模型的子系统，重要模块库等。（4）初步掌握Simpowersystems模型库及其应用。（5）能够使用Simpowersystems模型库进行电力电子电路的仿真分析。2．设计部分（1）设计一

2、个升压变压器，输入电压为3-6V，输出电压15V，负载电阻为10欧姆，要求电压连续。根据上述要求完成主电路设计。（2）设计一个Buck-Boost变换器，输入20V的直流电源，输出围为10~40V,要求电感电流连续。根据上述要求完成主电路设计，开关器件选用MOSFIT，开关频率20KHz，负载为10欧姆。（3）完成上述升压变化器的计算机仿真，观察输出电压电流波形、系统输入电流波形、电压电流波形的谐波情况、不同仿真条件时输入输出的变化情况、和理论分析的结果进行比较。4.选作：使用PSIM仿真软件完成上述仿真。二、综合训练总结报告必须提交的成果

3、（1）综合训练总结报告（不少于20页，约一万字左右）需包括：1）前言。2）目录。3）主电路工作原理说明。4）主电路设计详细过程与图纸。5）仿真模型的建立、各模块参数的设置。6）仿真结果的分析。7）总结。8）参考文献。9）体会。（2）综合训练总结报告要求用A4页面打印，小四宋体，单倍行距，采用word默认的边距，仿真模型、模块参数设置、仿真结果等都要在总结报告中进行详细说明。31前言电力电子学是综合应用电工理论、电子技术及控制理论等，利用电力电子(功率半导体)器件控制或变换电能，以达到合理而高效率地使用能源。它是电力、电子、控制三大电气工程技

4、术领域之间的交叉学科。电力电子技术是近年来最活跃的研究领域之一。作为联系弱电与强电的纽带，电力电子技术提供了控制电功率流动与改变电能形态的有力手段，在小至数瓦，大至数千千瓦乃至数十兆瓦的围都得到了广泛应用。随着功率半导体制造技术、微电子技术、计算机技术，以及控制理论的不断进步，电力电子技术向着大功率、高频化及智能化方向发展，应用的领域将更加广阔。开关电源由功率级和控制电路组成，功率级完成从输入电压到输出电压的基本能量转换，它包括开关和输出滤波器。这篇报告只介绍降压–升压（Buck-Boost）功率级，不包含控制电路。详细介绍了工作在连续模式

5、和非连续模式下Buck-Boost功率级的稳态和小信号分析，同时也介绍了标准Buck-Boost功率级的不同变型，并讨论了功率级对组成部件的要求。开关电源最常见的三种结构布局是降压（Buck）、升压（Boost）和降压–升压（Buck-Boost），这三种布局都不是相互隔离的，也就是说，输入级电压和输出电压是共地的，但是也存在这种隔离拓扑的变型。电源布局主要是指这些开关、输出电感和输出电容怎么连接的。每种布局都有它独自的特性，这些性能主要包括稳态电压转换比、输入输出电流的状态、输出电压的纹波特征，另一个主要特性就是占空比–输出电压的传输函数

6、的频率响应。在介绍了脉冲宽度调制（PWM）开关模型后，给出了占空比–输出电压的传输函数。图解中显示了包括驱动电路模块在的Buck-Boost功率级的简单原理图，功率开关Q1是以一个n通道的金属氧化物半导体场效应管（MOSFET），输出二极管是CR1。电感L和电容C组成了有效的输出滤波器。在分析过程中，考虑了电容ESR（等效串联电阻）,RC,和电感DC的阻抗，RL。电阻R，代表了在功率输出端的负载。31目录1主电路工作原理说明51.1BUCK-BOOST主电路的构成51.2BUCK-BOOST稳态分析51.3BUCK-BOOST稳态连续导通模

7、式分析61.4BUCK-BOOST稳态非连续导通模式分析91.5关键电感122主电路设计142.1BOOST主电路设计142.2BUCK-BOOST主电路设计153仿真模型的建立、各模块参数的设置173.1BOOST变换器仿真模型建立与模块参数设置173.2BUCK-BOOST变换器仿真模型建立与模块参数设置204仿真结果分析244.1BOOST变换器仿真波形244.2BUCK-BOOST变换器仿真波形25总结26参考文献28心得体会29元器件明细表30311主电路工作原理说明1.1Buck-Boost主电路的构成Buck-Boost变换器

8、的主电路与Buck或Boost变换器所用元器件相同，由开关管、二极管、电感、电容等构成，如图1所示。与Buck和Boost不同的是电感L在中间，不在输出端也不在输入端，且输出电压