升降壓直流電路MATLAB仿真 13,15號(hào)

1、JIU JIANG UNIVERSITY 電力電子技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 題 目 升降壓直流電路的MATLAB仿真 院 系 電子工程學(xué)院 專 業(yè) 自動(dòng)化 姓 名 邱慧勇 年 級(jí) A133113(15) 指導(dǎo)教師 張波 2016年 5 月 摘 要20世紀(jì)80年代以來 ，信息電子技術(shù)和電力電子技術(shù)在各自發(fā)展的基礎(chǔ)上相結(jié)合而產(chǎn)生了一代高頻化、全控型的電力電子器件，典型代表有門極可關(guān)斷晶閘管、電力晶體管、電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管和絕緣柵雙極型晶體管。利用全控型器件可以組成變流器。直流-直流變換器就是其中一種，它廣泛應(yīng)用于通信交換機(jī)、計(jì)算機(jī)以及手機(jī)等電子設(shè)備的開關(guān)電源。直流直流變流電路（DC-DC Converter）

2、的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電，包括直接直流變流電路和間接直流變流電路。直接直流變流電路也稱斬波電路（DC Chopper），它的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電。本文著重介紹升降壓斬波電路（Buck-Boost chopper）的原理和基于matlab的simulink的升降壓斬波電路的仿真以及用一種芯片的方法實(shí)現(xiàn)升降壓斬波。關(guān)鍵詞：直流直流變流電路；升降壓斬波；simulink；仿真- I -目 錄引 言51 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)81.1 論文格式基本要求81.2 論文頁眉頁腳的編排81.3 論文正文格式91.4 章節(jié)標(biāo)題格式91.5 各章之間的分隔符設(shè)置10

3、1.6 正文中的編號(hào)102 圖表及公式的格式說明112.1 圖的格式說明112.1.1 圖的格式示例112.1.2 圖的格式描述112.2 表的格式說明122.2.1 表的格式示例122.2.2 表的格式描述132.3 公式的格式說明142.3.1 公式的格式示例142.3.2 公式的格式描述142.4 參考文獻(xiàn)的格式說明142.4.1 參考文獻(xiàn)在正文中引用的示例142.4.2 參考文獻(xiàn)在正文中引用的書寫格式142.4.3 參考文獻(xiàn)的書寫格式142.4.4 參考文獻(xiàn)的書寫格式示例152.5 量和單位的使用152.5.1 使用方法152.5.2 中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位152.6 規(guī)范表達(dá)注意

4、事項(xiàng)182.6.1 名詞術(shù)語182.6.2 數(shù)字182.6.3 外文字母192.6.4 量和單位192.6.5 標(biāo)點(diǎn)符號(hào)193 打印說明203.1 封頁203.1.1 封皮203.1.2 封一203.1.3 封二203.2 中英文摘要203.2.1 中文摘要203.2.2 英文摘要203.3 目錄203.4 正文203.4.1 正文204 第四章題目(黑體，小三，1.5倍行距，段后11磅)214.1 第四章第一節(jié)題目(黑體，四號(hào)，1.5倍行距，段前0.5行)214.1.1 第四章第一節(jié)一級(jí)題目(黑體，小四，1.5倍行距，段前0.5行)214.2 第四章第二節(jié)題目214.2.1 第四章第二節(jié)一級(jí)

5、題目215 第五章題目(黑體，小三，1.5倍行距，段后11磅)225.1 第五章第一節(jié)題目(黑體，四號(hào)，1.5倍行距，段前0.5行)225.1.1 第五章第一節(jié)一級(jí)題目(黑體，小四，1.5倍行距，段前0.5行)225.2 第五章第二節(jié)題目22結(jié) 論23參 考 文 獻(xiàn)24附錄A 附錄內(nèi)容名稱25- III -電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)引 言直流斬波電路作為將直流電變成另一種固定電壓或可調(diào)電壓的 DC-DC 變換器 ,在直流傳動(dòng)系統(tǒng)、充電蓄電電路、開關(guān)電源、電力電子變換裝置及各種用電設(shè)備中得到普通的應(yīng)用.隨之出現(xiàn)了諸如降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、復(fù)合斬波電路等多種方式的變換電路 . 直流

6、斬波技術(shù)已被廣泛用于開關(guān)電源及直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)中，使其控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)、節(jié)約電能的效果。全控型電力電子器件IGBT在牽引電傳動(dòng)電能傳輸與變換、有源濾波等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但以 IGBT為功率器件的直流斬波電路在實(shí)際應(yīng)用中需要注意以下問題:（1）系統(tǒng)損耗的問；（2）柵極電阻；（3）驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)過流過壓保護(hù)的問題。1 升降壓斬波電路及基本原理圖1所示為升降壓斬波電路（Buck-Boost Chopper）原理圖。電路中電感L值很大，電容C值也很大。因?yàn)橐沟秒姼须娏骱碗娙蓦妷夯緸楹阒浮Ｔ撾娐返幕竟ぷ髟恚寒?dāng)可控開關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，電源E經(jīng)V向電感L供電使其儲(chǔ)存能量，此時(shí)電流為I1，方

7、向如圖所示。同時(shí)，電容C維持輸出電壓基本恒定并向負(fù)載R供電。此后，使V關(guān)斷，電感L中儲(chǔ)存的能量向負(fù)載釋放，電流為I2，方向如圖所示。可見，負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反。穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T內(nèi)電感L兩端電壓對(duì)時(shí)間的積分為零，即： 所以輸出電壓為： 為V處于通態(tài)的時(shí)間，為V處于斷態(tài)的時(shí)間。T為開關(guān)周期；為導(dǎo)通占空比，簡(jiǎn)稱占空比或?qū)ū取Ｈ舾淖儗?dǎo)通比，則輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng)時(shí)為降壓，當(dāng)時(shí)為升壓，因此該電路稱為升降壓斬波電路。根據(jù)對(duì)輸出電壓平均值進(jìn)行調(diào)制的方式不同，斬波電路有三種控制方式：1、保持開關(guān)周期T不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不變，稱為PWM。2、保持開關(guān)導(dǎo)

8、通時(shí)間不變，改變開關(guān)周期T，稱為頻率調(diào)制或調(diào)頻型。3、和T都可調(diào)，使占空比改變，稱為混合型。2仿真分析與調(diào)試2.1 建立仿真模型在電力電子設(shè)計(jì)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(jì)問題而造成的浪費(fèi)。這里的仿真主要是運(yùn)用MATLAB軟件中的simulink工具。先從simulink的元件庫(kù)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)后即可進(jìn)行仿真。仿真電路圖如下所示：仿真電路中，用虛擬的示波器監(jiān)控了斬波電路輸出電壓和輸出電流的波形。由于升降壓斬波電路對(duì)電感和電容的要求較高，因此它們的取值應(yīng)盡可能大。2.2 仿真參數(shù)的設(shè)置1、

9、直流電壓源選擇DC Voltage source,其工作電壓安需要設(shè)定。2、示波器：接入4路信號(hào)分別為：iloade、Vloade。3、IGBT的參數(shù)選擇中的current tail time設(shè)置為：2e-6，其余為默認(rèn)值。4、晶閘管選擇Diode,參數(shù)選擇為默認(rèn)值。5、脈沖發(fā)生器參數(shù)設(shè)置為：Amplitue=1.1VPeriod=0.1e-3Pulse Width（即占空比）：0.001e-36、主電路負(fù)載參數(shù)設(shè)置為：R=10L=0HC=100e-67、電感參數(shù)設(shè)置：350e-3 H2.3仿真結(jié)果分析純電阻負(fù)載時(shí)，首先選擇輸入電壓100V，占空比為0.33。仿真波形如下圖所示： 純電阻33%

10、占空比波形圖由前面計(jì)算公式，我們知道當(dāng)輸入電壓為100V時(shí)，占空比0.33時(shí)，輸出電壓理論值為49.25V。由上圖知，仿真輸出電壓大約為48V,仿真輸出電流大約7.5A。我們可以通過改變占空比，使輸出電壓和電流升高。以下保持輸入電壓不變，把占空比變?yōu)?0%，再仿真一次。仿真結(jié)果如下圖所示： 純電阻50%占空比波形圖由前面計(jì)算公式，我們知道當(dāng)輸入電壓為100V時(shí)，占空比0.5時(shí)，輸出電壓理論值為100V，由上圖知，仿真輸出電壓大約為99.5V，仿真輸出電流大約9.95A。改變輸入電壓再試試，以下把輸入電壓改為30V，由于需要升高電壓，所以取占空比80%。仿真波形如下：純電阻80%占空比波形圖由圖

11、知輸出電流大約11.5A，輸出電壓大約115V。由上述波形圖可以看出，電壓的波形都近似為一條直線。輸出電壓與理論值都存在小小的誤差。但考慮到其他元件自身的阻抗作用，這種誤差是能夠容許的。4心得體會(huì)通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)電力電子技術(shù)有了更深的認(rèn)識(shí)，讓我進(jìn)一步了解了電力電子器件。在這次課程設(shè)計(jì)中我主要擔(dān)任電路仿真的工作，雖然在此期間遇到了很多困難，重復(fù)了很多遍都沒有仿成功，但是經(jīng)過查找資料，向老師同學(xué)請(qǐng)教，之后得到你要的結(jié)果時(shí)，那種喜悅感，那種興奮感如果沒有這一過程是無法體會(huì)的。仿真讓我進(jìn)一步學(xué)習(xí)了matlab軟件，學(xué)會(huì)了很多關(guān)于仿真的知識(shí)。當(dāng)然，此過程少不了老師的付出和同學(xué)合作。這次的設(shè)計(jì)也讓我認(rèn)識(shí)到了理論與實(shí)際結(jié)合的重要性。致 謝學(xué)位論文中不得書寫與論文工作無關(guān)的人和事，對(duì)導(dǎo)師的致謝要實(shí)事求是。一同工作的同志對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn)應(yīng)在論文中做明確的說明并表示謝意。這部分內(nèi)容不可省略。書寫格式說明：標(biāo)題“致謝”選用