电子电力学实验报告.doc

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1、电子电力学实验报告学号：K姓名：张治中实验成绩：实验时间：2015.11.29五六节实验地点：实验楼六楼实验题目：直流斩波电路的性能研究一、实验设备电脑一台；MATLAB仿真软件一个；二、实验目的（1）熟悉直流斩波电路的工作原理（2）熟悉Buck电路与Boost电路的组成和工作特点三、实验原理1.直流降压斩波电路的工作原理（Buck电路）Buck电路产生低于直流输入电压Ud的平均输出电压Uo。图1Buck电路结构工作原理·t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压Uo=E，负载电流io按指数曲线上升。·t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压

2、uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。·通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。数量关系•电流连续：•负载电压平均值：••负载电流平均值：•图2Buck电路波形图1.直流升压斩波电路的工作原理（Boost电路）Boost电路产生高于直流输入电压Ud的平均输出电压Uo。图3Boost电路结构图工作原理·假设L和C值很大。·V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R供电，输出电压Uo恒定。·V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。图4Boost电路波形图数量关系：·输出电流的平均值Io为：四、实验内容两种直流斩波

3、电路的设计与测试五、实验步骤1.Buck电路的仿真（1）启动matlab，进入simulink后新建文档，绘制Buck电路如图5所示；（2）双击各模块设置参数。电压源参数：100V；电阻、电容参数设置：C=1µF，L=100mH，R=1Ω；脉冲发生器模块（Pulse）：振幅设置1V，周期0.001s，脉冲宽度50%；（3）设置好参数后仿真，仿真时间2s，观察输出电压并保存示波器波形图，保存为jpeg格式，命名为“Buck50.JPG”；图5Buck电路仿真模型图（4）在步骤（2）的基础上修改脉冲模块的宽度，将50%改为80%，观察输出电压幅值并保存输出波

4、形，命名为“Buck80.JPG”；（5）在步骤（2）的基础上修改脉冲模块的频率，将周期0.001s修改了0.01s，观察保存输出波形，命名为“Buck_Pluse.jpg”；（6）在步骤（2）的基础上修改电感，将100mH修改为10mH，观察负载电流并保存输出波形,命名为“Buck_Inductor.jpg”。1.Boost电路的仿真（1）启动matlab，进入simulink后新建文档，绘制Boost电路如图6所示；（2）双击各模块设置参数。电压源参数：100V；电阻、电容参数设置：C=0.7mF，L=100mH，R=10Ω；脉冲发生器模块（Puls

5、e）：振幅设置1V，周期0.001s，脉冲宽度20%；（3）设置好参数后仿真，仿真时间2s，观察并保存示波器波形图,命名为“Boost20.jpg”；图6Boost电路仿真模型图（4）在步骤（2）的基础上修改脉冲模块的宽度，将20%改为50%，观察输出电压幅值并保存输出波形,命名为“Boost50.jpg”；（5）在步骤（2）的基础上修改脉冲模块的频率，将周期0.001s修改了0.01s，观察输出波形并保存输出波形,命名为“Boost_Pluse.jpg”；（6）在步骤（2）的基础上修改电感，将100mH修改为10mH，观察输出电压并保存输出波形,命名为

6、“Boost_Inductor.jpg”。3.试验台验证六、试验结论与分析1.分析两种斩波电路占空比与输出电压幅值的关系（1）Buck电路A，将“Buck50.jpg”、“Buck80.jpg”的波形粘贴在下方，描述各波形参数的含义，分析电感电压与电源电压的关系。四幅子图中第一幅显示电源和电感的电压波形，第二幅显示输入IGBT电力管控制极的波形，第三幅显示电感电流和负载电压波形，第四幅显示二极管两端电压波形；由图可知，电感电压小于电源电压，且电感反向供电与正向供电的电压幅值之和大约等于电源电压。B.通过导通比计算实验步骤1的（3）和（4）中输出电压的理想

7、值，与仿真的显示值比较，验证仿真结果的正确性。（3）计算值为：仿真显示值为：误差不超过0.9%，故仿真结果正确；（4）计算值为：仿真显示值为：误差不超过0.3%，故仿真结果正确；C.将“Buck_Inductor.jpg”的波形粘贴在下方，并分析电感减小后对输出的影响电感变小后，负载电流的波动幅度增大（2）Boost电路A.将“Boost20.jpg”和“Boost50.jpg”的波形粘贴在下方，描述各波形参数的含义，分析电感电压与电源电压的关系。三幅子图中第一幅显示电源和负载的电压波形，第二幅显示电感的电压和电流波形，第三幅显示控制极输入波形；电感正向

8、电压等于电源电压，此时电感吸收能量，电感反向电压等于需要的负载电压，此时电感释放