直流升压变换器MATLAB仿真综述.docx
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直流升压变换器MATLAB仿真综述
学号
天津城建大学
控制系统仿真
大作业
直流升压变换器的MATLAB仿真
学生姓名
班级
成绩
控制与机械工程学院
2014年6月20日
一、绪论...........................................................................................................................................1
二、仿真电路原理图及原理...........................................................................................................1
三、所使用的Matlab工具箱与模块库.........................................................................................2
四、模块参数设定...........................................................................................................................2
五、模块封装与仿真框图搭建.......................................................................................................2
六、仿真结果...................................................................................................................................6
七、结论...........................................................................................................................................6
八、参照文件...................................................................................................................................7
一、绪论
在电力电子技术中，将直流电的一种电压值经过电力电子变换装置变换为另一种固定或
可调电压值的变换，成为直流-直流变换。
直流变换的用途特别宽泛，包含直流电动机传动、
开关电源、单相功率因数校订，以及用于其余领域的交直流电源。
依据电力电子技术原理，升压式（Boost）斩波器的输出电压u0高于输入电源电压us，
控制开关与负载并联连结，与负载并联的滤波电容一定足够大，以保证输出电压恒定，储能
电感也要很大，以保证向负载供给足够的能量。
若升压式斩波器的开关导通时间ton，关断时间toff，开关工作周期Ttontoff。
定义
占空比或导通比Dton/T，定义升压比Uo/US。
依据电力电子技术的原理，理论上电
T1
感储能与开释能量相等，有Uousus，升压比的倒数
t
off
1toff
T
。
还有，D1。
因而可知，当us一准时，改变就能够调理u0。
当Tconst时，调就
是调toff，或调ton也是调，也就改变了u0，这就是升压式斩波器的升压工作原理。
二、仿真电路原理图及原理
原理图如图1所示：
假定L值、C值很大，V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同
时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压u0为恒值，记为u0。
设V通的时间为ton，
此阶段L上存储的能量为EI1ton。
图1
V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。
设V断的时间为toff，则此时期电感L
开释能量为u0-EI1toff，稳态时，一个周期T中L存储能量与开释能量能量相等。
化简得
ttT
onoff
EI1tu-EIt，UE，T/toff1，输出电压高于电源电
on01offE
o
tt
offoff
压，故称为升压斩波电路。
也称为boostchooper变换器。
1
T/t为升压比，调理其即可改变u0。
将升压比的倒数记为，即
off
toff
T
，和导
11
通占空比，有以下关系：
D1，所以E
UE。
升压斩波电路能使输
o
1-D
出电压高于电源电压的原由是：
L储能以后拥有使电压高升的作用与电容C可将输出电压保
持住。
三、所使用的Matlab工具箱与模块库
本次设计利用Simulink仿真，所使用的Matlab工具箱与模块库主要有：
直流电源Dc、
场效应管MOSFE、T脉冲发生器（PulseGenerator）、电流丈量（currentMeasurement）、
电感（seriesRLCBranch）、阻抗负载（ParallelRLCBranch）、二极管Diode、电压丈量
（VoltageMeasurement）、示波器scope以及powergui模块等。
四、模块参数设定
（1）直流电压源us100v，MOSFET与Diode、电压丈量、电流丈量等均采纳默认设置。
（2）电感设置为1e-4，阻抗负载设置为：
R=5;C=1e-4。
（3）脉冲发生器的参数设置至关重要：
“Pulsetype”脉冲种类，设置为Timebased（时间基准）；
“Time（t）”时间，设置为Usesimulationtime（用仿真时间）；
“Amplitude”脉冲幅值，设置为；
“Period（secs）”周期（s），设置为，对应着MOSFET的开关频次为5kHz；
“PulseWidth（%ofPeriod）”脉冲宽度（周期的百分数），依据MOSFET的开关特征，
设置为50；
“Phasedelay（secs）”相位延缓（s），设置为01e-3。
五、模块封装与仿真框图搭建
利用Simulink软件对升压式直流斩波电路（Boost）进行仿真，如图2所示：
图2
2
（1）仿真参数，算法（solver）ode23tb，相对偏差（relativetolerance）为1e-3，开
始时间为0，结束时间为，如图3所示：
图3
（2）电源参数，电压为100v，如图4所示：
图4
（3）电感参数，如图5所示：
图5
3
（4）阻抗负载参数，如图6所示：
图6
（5）二极管参数设置，如图7所示：
图7
4
（6）MOSFET参数设置，如图8所示：
图8
（7）脉冲发生器参数设置，如图9所示：
图9
5
六、仿真结果
触发脉冲占空比为50%时的波形，如图10所示：
图10
设ug为门极正脉冲（脉冲发生器Pulse发出）、ud为升压便留输出电压（分压器uo发
出）、iM为MOSFET导通的电感储能电流（分流器A1发出）、iD为电感反电势与us串连叠加
流经二极管向负载供电的电流（分流器A2发出）、i为流经电感电流（分流器A发出），显
然，iiMiD。
仿真波形如上图9所示，自上而下挨次为ug、ud、i、iM、iD。
由图可见，
u波形对应脉冲发生器的脉冲宽度（周期的百分数），设置为50；升压变流输出电压刹时波
g
形ud振荡走高后逐渐趋近并等于200v（直流）；i为流经电感电流（分流器A发出）由两个
重量构成，从波形图看到，iiMiD。
七、结论
（1）直流斩波电路可将直流电压变换成固定的或可调的直流电压，使用直流斩波技术，
不单能够实现调压的功能，并且还能够达到改良网侧谐波和提升功率因数的目的。
直流斩波
技术主要应用于已拥有直流电源需要调理直流电压的场合。
（2）直流变换电路主要以全控型电力电子器件作为开关器件，经过控制主电路的接通
与断开，将恒定的直流斩成断续的方波，经滤波后变成电压可调的直流输出电压。
利用
Simulink对升压斩波的仿真结果进行了详尽剖析，与采纳惯例电路剖析方法所获得的输出
电压波形进行比较，进一步考证了仿真结果的正确性。
（3）采纳Matlab/Simulink对直流斩波电路进行仿真剖析，防止了惯例剖析方法中繁
琐的画图和计算过程，获得了一种较为直观、快捷剖析斩波电路的新方法。
同时其建模方法
也合用于其余斩波电路的目标，只要对电路构造稍作改变即可实现，所以适用性较强。
（4）应用Matlab/Simulink进行仿真，在仿真过程中能够灵巧改变仿真参数，并且能
直观的察看到仿真结果随参数的变化状况，方便学习与研究。
6
八、参照文件
[1]王兆安，黄俊．电力电子技术（第四版）．[北京]：
机械工业第一版社，2000
[2]康华光，陈大钦．电子技术基础（第四版）[北京]：
高等教育第一版社，1998
[3]陈桂明，张明照.应用MATLAB建模与仿真[M].北京：
科学第一版社，2001.
[4]王忠礼，段慧达，高玉峰．MATLAB应用技术在电气工程与自动化专业中的应用.清华大
学第一版社，2007
[5]李国勇，谢克明，杨丽娟．计算机仿真技术与CAD-鉴于MOSFET的控制系统（第二版）.[北
京]：
电子工业第一版社，2008
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