matlab課程設(shè)計最新版

1、直流斬波電路一 . 設(shè)計目的：1. 熟悉降壓斬波電路和升壓斬波電路的工作原理。2. 掌握兩種基本斬波電路的工作狀態(tài) , 學(xué)會使用 Matlab 的可視化工具 Simulink 建立電路的仿真模型的 方法，在此基礎(chǔ)上對升降壓斬波電路進(jìn)行詳細(xì)的分析， 以提高設(shè)計模型的能力及加強(qiáng)對 Matlab/Simulink 軟件 的熟練程度。3. 了解電路圖的波形情況 , 認(rèn)真分析仿真結(jié)果，深刻 體會 Matlab 軟件對于電力電子電路設(shè)計的重要作用。 二軟件介紹Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，是一種基于 MATLAB的框圖設(shè)計環(huán)境，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng) 建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛使

2、用于線性 系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模 和仿真中。 Simulink 可以用連續(xù)采樣時間、離散采 樣時間或兩種混合的采樣時間進(jìn)行建模， 它也支持多 速率系統(tǒng)， 也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣 速率。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型， Simulink 提供了一 個建立模型方塊圖的圖形用戶接口 (GUI) ，這個創(chuàng)建 過程只需單擊和拖動鼠標(biāo)操作就能完成， 它提供了一 種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到 系統(tǒng)的仿真結(jié)果。Simulink 是用于動態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng) 域仿真和基于模型的設(shè)計工具。對各種時變系統(tǒng)，包 括通訊、控制、信號處理、 視頻處理和圖像處理系統(tǒng)， Si

3、mulink 提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫 來對其進(jìn)行設(shè)計、仿真、執(zhí)行和測試。緊密集成，可 以直接訪問 MATLAB大量的工具來進(jìn)行算法研發(fā)、仿 真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的 定制以及信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)的定義。Simulink 是 Matlab 軟件下的一個附加組件，是一個用 來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的 MATLAB件包。 支持連續(xù)、離散以及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，同 時它也支持具有不同部分擁有不同采樣率的多種采樣速 率的仿真系統(tǒng)。在其下提供了豐富的仿真模塊。其主要 功能是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、方針和分析，可以預(yù)先對系 統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，按仿真的最佳效果來調(diào)試及

4、整定控制 系統(tǒng)的參數(shù)。 Simulink 仿真和分析的主要步驟按先后順 序為為: 從模塊庫中選擇所需要的基本功能模塊， 建立結(jié) 構(gòu)圖模型，設(shè)置仿真參數(shù)，進(jìn)行動態(tài)仿真并觀看輸出結(jié) 果，針對輸出結(jié)果進(jìn)行分析和比較。三 設(shè)計內(nèi)容 主要步驟：根據(jù)給出的技術(shù)要求，確定總體設(shè)計方案。從軟件中選擇具體的元件，進(jìn)行硬件系統(tǒng)的設(shè) 計。進(jìn)行相應(yīng)的電路設(shè)計，完成相應(yīng)的功能。進(jìn)行調(diào)試和修改。撰寫課程設(shè)計說明書。電路介紹直流斬波電路的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩?調(diào)電壓的直流電 , 也稱為直接直流 - 直流變換器。直流斬 波電路一般是指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟姷那闆r，不包括直流-交流-直流的情況，且甚至更多地指

5、后一種 情況。直流斬波電路包括：降壓斬波電路、生涯斬波電路、升 壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路和Zeta斬波電路，其中前兩種電路是最它在電 源的設(shè)計上有很重要的使用。一般來說，斬波電路的實 現(xiàn)都要依靠全控型器件。在這里，我所設(shè)計的是基于 IGBT的降壓斬波短路和升壓斬波電路。四.設(shè)計思路電源直流降壓斬波電路主要分為三個部分，分別為主電路模 塊，控制電路模塊和驅(qū)動電路模塊。電路的結(jié)構(gòu)框圖如 下圖(圖1)所示。主電路圖1電路結(jié)構(gòu)框圖除了上述主要結(jié)構(gòu)之外，還必須考慮電路申電力電 子器件的保護(hù)，以及控制電路和主電路的電器隔離 主電路是整個斬路路勺核心，降壓過程觸就由此模

6、塊完 成。其原理圖如圖所示+主電路原理 rf冬LUi q:D乙C二R+U。降壓斬波電路(Buck)原理圖h.iL如圖，IGBT在控制信號的作用下開通和關(guān)斷。開通時， 二極管截止，電流io流過大電感L,電源給電感充電， 同時為負(fù)載供電。而IGBT截止時，電感L開始放電為負(fù) 載供電，二極管 VD導(dǎo)通，形成回路。IGBT以這種方式 不斷重復(fù)開通和關(guān)斷，而電感 L 足夠大，使得負(fù)載電流 連續(xù)，而電壓斷續(xù)。從總體上看，輸出電壓的平均值減 小了。輸出電壓和輸入電壓之比a由控制信號的占空比來決定。 這也就是降壓斬波電路的工作原理。根據(jù)降壓斬波電路原理圖， 建立降壓斬波電路仿真模型， 如下:powwgifii

7、G*TOC Voftjge SourceS*ne-5 RLC- BrandiCurrentBr-BcrDioderrDtecrste, Tb -Ifr-DQ&snTTkn Pulslt $*ni-ulurSeri&s- RLC Brniiw+jS降壓斬波的典型波形如圖所示降壓電路波形圖占空比50%在電力電子設(shè)計過程中利用 MATLAB來進(jìn)行仿真建 模分析有很大的好處，它不但非常方便而且能夠在很大 程度范圍內(nèi)減少因設(shè)計問題而造成的浪費。這里的仿真主要是運用MATLAB件中的simulink 工具。先從simulink的元件庫中找到需要用的元件，然 后搭建相應(yīng)的主電路，設(shè)置好參數(shù)后

8、即可進(jìn)行仿真。根據(jù)題目要求輸出電壓平均值為 300V,電阻為20Q,電感3e-4,電容470e-6。這里是首先指定電源為 300V直流。則最大占空比為50%先用純電阻負(fù)載。如圖為升壓斬波電路原理圖+UO根據(jù)升壓斬波電路原理圖，建立升壓斬D電路仿真模型， 如下： +J Tct ROiscre-te,. 百p&flErguiPul»Gtnmot&yieRLCBra-i1IGST0 adeVgI 話 je fEjsErreTlCunw: kleasju revert由IGBT構(gòu)成的直流降壓斬波電路的建模和參數(shù)設(shè)置:1、電壓源U=300V2、IGBT、二極管都按其原有的數(shù)值進(jìn)

9、行設(shè)置。、3、負(fù)載參數(shù) R=20Q, L=3e-4, C=470e-64、開關(guān)頻率20KHZ開關(guān)信號占空比 D=50%運行之后可以得到如圖所示的升壓斬波電路波形圖U+ipC 二R+UoHr1Lsoso40亦4"A1 iA4-1- I A.L .L. 1.L44- 7M-/-/ "J1i1 "71-J-L J 1111 /4 ""17iyii/101<0300n.i111 L 1II1L111-,-IIIiIII1iij1i111 HJ匚11 _曲asp,.丄s：J_A*、2J?>., s郎29.5_L_11_i_、LL2Li_1)升

10、壓斬波電路的基本原理1、升壓斬波電路的工作原理(1) 假設(shè)L和C值很大(2) V處于通態(tài)時，電源E向電感L充電，電流恒定H, 電容C向負(fù)載R供電，輸出電壓U0恒定。(3) V處于斷態(tài)時，電源E和電感L同時向電容C充 電，并向負(fù)載提供能量。升壓斬波電路能使輸出電壓高于電源電壓的原因一是L儲能之后具有使電壓泵升的作用 二是電容C可將輸出電壓保持住 以上分析中，認(rèn)為V通態(tài)期間因電容C的作用使得輸出電壓U0不變，但實際C值不可能無窮大，在此階段其向負(fù)載放電，Uo必然會有所下降，故實際輸出電壓會略低。五實驗心得通過這次對直流斬波電路的課程設(shè)計， 我對斬波電路有了更加清晰的認(rèn)識，同時也對IGBT的驅(qū)動電路和保護(hù)電路也有了更深刻的認(rèn)識，另外，在做設(shè)計的過程中我也學(xué)會了用一些基本元部件進(jìn)行建模的基本方法，加深 了對課本知識的進(jìn)一步理解。同時這次課程設(shè)計使用到 MATLAB件，設(shè)計時借助MATLAB軟件進(jìn)行系統(tǒng)模型仿真，進(jìn)一步熟悉了 MATLAB語