直流斩波电路建模仿真实训报告.docx

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直流斩波电路建模仿真实训报告

项目三直流斩波电路建模仿真实训

班级：

应电084学号：

40号姓名：

陈巧合

一、降压式直流斩波电路（Buck）

（1）原理图

在控制开关VT导通ton期间，二极管VD反偏，电源E通过电感L向负载R供电，此间iL增加，电感L的储能也增加，导致在电感两端有一个正向电压Ul=E-u0，左正右负，这个电压引起电感电流iL的线性增加。

2）在控制开关VT关断toff期间，电感产生感应电势，左负右正，使续流二极管VD导通，电流iL经二极管VD续流，uL=-u0，电感L向负载R供电，电感的储能逐步消耗在R上，电流iL线性下降，如此周而复始周期变化。

如图1-1。

图1-1

（2）建立仿真模型

根据原理图用matalb软件画出正确的仿真电路图，如图1-2。

图1-2

仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间10，如图1-3。

图1-3

电源参数，电压100v，如图1-4。

图1-4

晶闸管参数，如图1-5。

图1-5

电感参数，如图1-6。

图1-6

电阻参数，如图1-7。

图1-7

二极管参数设置，如图1-8。

图1-8

电容参数设置，如图1-9。

图1-9

（3）仿真参数设置

设置触发脉冲占空比α分别为20%、40%、60%、80%。

与其产生的相应波形分别如图1-10图1-11图1-12图1-13。

在波形图中第一列波为输出电压波形，第二列波为输入电压波形。

图1-10

图1-11

图1-12

图1-13

（4）小结

1、在降压式直流斩波电路（Buck）中，电感和电容值设置要稍微大一点。

2、注意VT的导通和关断时间，电容的充放电规律和电感的作用。

3、输出电压计算公式：

U0=DE。

二、升压式直流斩波电路（Boost）

1、原理图

1）+当控制开关VT导通时，电源E向串联在回路中的L充电储能，电感电压uL左正右负；而负载电压u0上正下负，此时在R与L之间的续流二极管VD被反偏，VD截至。

由于电感L的恒流作用，此充电电流基本为恒定值I1，另外，VD截至时C向负载R放电，由于正常工作时，C已经被放电，且C容量很大，所以负载电压基本保持为一定值，记为U0，假定VT的导通时间前我ton,则此阶段电感L上的储能可以表示为EI1toff。

2）在控制开关VT关断时，储能电感两端电势极性变成左负右正，续流二极管转为正偏，储能电感与电源叠加共同向电容充电，向负载提供能量。

如果VT的关断时间为toff，则此段时间内电感释放的能量可以表示为（U0-E）I1toff。

如图2-1。

图2-1

2、电路建模

利用Simulink软件对升压式直流斩波电路（Boost）进行仿真，如图2-2

图2-2

仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间10，如图1-3。

电源参数，电压100v，如图1-4。

晶闸管参数，如图1-5。

电感参数，如图1-6。

电阻参数，如图1-7。

二极管参数设置，如图1-8。

电容参数设置，如图1-9。

（3）仿真参数设置

设置触发脉冲占空比α分别为20%、50%、70%、80%。

与其产生的相应波形分别如图2-3图2-4图2-5图2-6。

在波形图中第一列波为输出电压波形，第二列波为输入电压波形。

图2-3

图2-4

图2-5

图2-6

4、小结

1、在升压式直流斩波电路（Boost）中，电感和电容值设置要稍微大一点。

2、注意VT的导通和关断时间，电容的充放电规律和电感的作用。

3、输出电压计算公式：

U0=（1/β）E。

三、升-降压式直流斩波电路（Buck-Boost）

1、原理图

1）当控制开关导通时，直流电源经VT给电感充电储存能量，电感电压上正下负，此时二极管被负载电压（上正下负）和电感电压反偏，流过VT的电流为i1，由于此时VD反偏截至，电容向负载提供能量并维持输出电压基本恒定，负载及电容上的电压极性为上正下负，与电源极性相反。

2）当控制开关关断时，电感极性变反（上负下正），VD反偏导通，电感中储存的能量通过VD向负载和电容释放，放电电流为i2，电容被充电储能，负载也得到电感提供的能量，如图3-1。

图3-1

2、电路建模

利用Simulink软件对升-降压式直流斩波电路（BuckBoost）进行仿真，如图3-2

图3-2

仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间10，如图1-3。

电源参数，电压100v，如图1-4。

晶闸管参数，如图1-5。

电感参数，如图1-6。

电阻参数，如图1-7。

二极管参数设置，如图1-8。

电容参数设置，如图1-9。

（3）仿真参数设置

设置触发脉冲占空比α分别为20%、40%、60%、80%。

与其产生的相应波形分别如图3-3图3-4图3-5图3-6。

在波形图中第一列波为输出电压波形，第二列波为输入电压波形。

图3-3

图3-4

图3-5

图3-6

4、小结

1、在升-降压式直流斩波电路（Buck-Boost）中，电感和电容值设置要稍微大一点。

2、注意VT的导通和关断时间，电容的充放电规律和电感的作用。

3、输出电压计算公式：

U0=（D/1-D）E。

四、Cuk直流斩波电路建模

1、原理图

1）当控制开关导通时，电源经L1→VT回路给L1充电储能，C通过C→VT→R→L2回路向负载输出电压，负载电压极性为上下正上负。

2）当控制开关截至时，电源通过L1→C→VD回路向电容充电，极性为左正右负；L2通过L2→VD→R→L2回路向负载输出电压，电压的极性为下正上负，与电晕电压相反，如图4-1。

图4-1

2、电路建模

利用Simulink软件对Cuk直流斩波电路进行仿真，如图4-2。

图4-2

仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间10，如图1-3。

电源参数，电压100v，如图1-4。

晶闸管参数，如图1-5。

电感参数，如图1-6。

电阻参数，如图1-7。

二极管参数设置，如图1-8。

电容参数设置，如图1-9。

（3）仿真参数设置

设置触发脉冲占空比α分别为20%、40%、60%、80%。

与其产生的相应波形分别如图4-3图4-4图4-5图4-6。

在波形图中第一列波为输出电压波形，第二列波为输入电压波形。

图4-3

图4-4

图4-5

图4-6

4、心得体会

1、在Cuk直流斩波电路中，电感和电容值设置要稍微大一点。

2、注意VT的导通和关断时间，电容的充放电规律和电感的作用。

3、输出电压计算公式：

U0=（D/1-D）E。

五、直流斩波电路建模仿真实训与分析总结

在降压式直流斩波电路（Buck），升压式直流斩波电路（Boost），升降压式

直流斩波电路（Buck-Boost），Cuk直流斩波电路中，电感和电容值设置要稍微大一点。

利用四个电路的计算公式对所需输出电压的所需占空比进行设置：

1、降压式直流斩波电路（Buck）：

U0=DE

2、升压式直流斩波电路（Boost）：

U0=（1/β）E

3、直流斩波电路（Buck-Boost）：

U0=（D/1-D）E

4、Cuk直流斩波电路：

U0=（D/1-D）E

注意VT的导通和关断时间，电容的充放电规律和电感的作用。

利用Simulink软件对降压式直流斩波电路（Buck），升压式直流斩波电路

（Boost），升降压式直流斩波电路（Buck-Boost），Cuk直流斩波电路进行仿真，在仿真过程中，我们对直流斩波电路有了更多的认识。