直流升降压变流器设计与仿真.doc

《直流升降压变流器设计与仿真.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、目录一、摘要。二、设计目的和意义。三、设计原理:升降压斩波电路(Boost-BuckChopper)工作原理。四、详细设计步骤。五、设计结果及分析。六、实验总结。MATLAB的升压－降压式变换器的仿真一、摘要　直流斩波电路就是将直流电压变换成固定的或可调的直流电压，也称DC/DC变换。使用直流斩波技术，不仅可以实现调压功能，而且还可以达到改善网侧谐波和提高功率因素的目的。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。直流斩波包括降压斩波电路、升压斩波电路和升降压斩波电路。而利用升压——降压变换器，既可以实现升压，也可以实现降压。

2、关键词：matlab、升压、降压、斩波。二、设计目的和意义通过对升压-降压（Boost-Buck）式变换器电路理论的分析，建立基于Simulink的升压-降压式变换器的仿真模型，运用绝缘栅双极晶体管（IGBT）对升压－降压进行控制，并对工作情况进行仿真分析与研究。通过仿真分析验证所建模型的正确性。三、设计原理升压-降压式变换器电路图如图1所示。图1升压-降压式变换器电路设电路中电感L值很大，电容C值也很大，使电感电流和负载电压基本为恒值。设计开关V出于通态原理是：当可控时，电源经V向电感L供电使其贮存能量，此时电流为，方向如图1中所示。同时，

3、电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。此后，使V关断，电感L中贮存的能量向负载释放，电流为，方向如图1中所示。可见，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，因此该电路也称作反极性斩波电路。稳定时，一个周期T内电感L两端电压对时间的积分为零则：(1)当V处于通态期间时，；而当V处于端态期间时，。于是，，所以输出电压为:(2)其中β=1-α，若改变导通比α，则输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<α<0.5时为降压，当0.5<α<1时为升压，如此可以实现升压-降压的变换，该电路称作升降压斩波电路即升降压变换器。图2中给出了

4、电源电流和负载电流的波形，设两者的平均值分别为和，当电流脉动足够小时，有(3)可得如下图2升降压电路电源电流及负载电流波形(4)如果V、VD为没有损耗的理想开关时，则:，(5)其输出功率和输入功率相等，可将其看作直流变压器。四、详细设计步骤1、理解升降压变换电路。当可控开关V处于通态时，电源经V向电感L供电使其贮存能量，此时电流为，同时电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。此后，使V关断，电感L中贮存的能量向负载释放，电流为。2、熟悉MATLAB仿真工具的各种功能运用。熟悉了仿真软件之后，结合软件将升压-降压式变换器由电路图转换成为能够在

5、MATLAB环境下仿真的模型。3、PWM控制电路及驱动电路模块  控制电路以专用的PWM控制芯片SG3525为核心构成，控制电路输出占空比可调的矩形波，其占空比为Uco控制。在芯片的1脚和9脚之间接入一个反馈网络构成一个PI调节器（比例微分调节器，）在稳态是电压调节器的输入端误差应为零，即  U=UR-UF=0，UR=UF。    如果调节可变电阻Rp使Uco增大，由上式应有U>0,PI调节器立即对此误差电压进行比例积分运算。于是输出电压Ue在原来数值上增大，从而使输出占空比增大，使升压斩波电路输出电压增大，反馈电压Uf也随着增大，直至与UR

6、相等，PI调节器的输出电压才停止增长。 图3PWM控制的触发电路电路4、在MATLAB中的Simulink下画出仿真模型。图4升压-降压式变化器仿真电路模型图5、修改参数。图5IGBT参数的设置如图图6Diode参数设置如图所示仿真算法选择ode23tb算法，将相对误差设置为1e-3，开始仿真时间设置为0.0s，停止时间设置为0.003s，如图7所示。图7仿真算法设置直流电源为200V,电感L为0.1mH，电容为100μF，电阻为5Ω6、运行仿真。对系统进行仿真分析。运行停止后，双击示波器模型（Scope），即可观察到仿真结果。五、设计结果及

7、分析通过仿真运行，可以观察到仿真结果如下。图8为Scope6显示二极管的电流波形，图2-2为Scope3显示IGBT的电流波形，图2-3为Scope4显示的电感电流波形，图2-4为Scope1显示负载电压Uo波形。先进行降压调节，直流电源电压设置为200V。设置脉冲宽度为30%，即导通比α=0.3，小于0.5，仿真结果如下：图8二极管电流波形图9IGBT的电流波形图10电感的电流波形图11图12负载电压U0波形←IGBT电流波形←二极管电流波形←电感电流波形←电感电压波形←电阻电压波形图13进行升压调节，将脉冲发生器的脉冲宽度调节为65%，即

8、α=0.65。图14IGBT的电流波形图15二极管的电流波形图16电感电流波形图17图18图19分析：分析仿真结果可得：改变导通比α的大小，当0<α<0.5时为降压